Gildisrafeindir
Gildisrafeindir ráða stórum hluta af efnafræðilegri hegðun atóms. Fyrir aðalflokksfrumefni er talningin einföld, en í d- og f-blokk geta fleiri undirhvel legið svo nálægt í orku að skilgreiningin «rafeindir í ysta hveli» verður of þröng.
Að finna gildisrafeindir í aðalflokksfrumefnum
Frumefni í flokkum 1 og 2 hafa yfirleitt eina og tvær gildisrafeindir. Fyrir flokka 13–18 er fjöldinn venjulega flokksnúmer mínus tíu. Flokkur 17 hefur því sjö gildisrafeindir. Helíum er undantekningin 1s²: fyrsta hvelið er fullt með tveimur rafeindum.
Flokkakönnuður
Lewis-tákn og efnatengi
Lewis-tákn sýna gildisrafeindir sem punkta kringum efnatákn. Punktarnir eru bókhaldstæki fyrir tengi og stök rafeindapör, ekki mynd af raunverulegum rafeindabrautum. Kolefni hefur fjórar, súrefni sex og klór sjö gildisrafeindir.
Í Lewis-byggingu er gildisrafeindum úthlutað í tengi og stök pör til að fylgja formlegum hleðslum og tengimynstri. Áttureglan er gagnleg fyrir mörg aðalflokksambönd en hefur þekktar undantekningar.
Jónir, oxunarstig og hliðarmálmar
Aðalflokksatóm mynda oft jónir með því að missa eða taka við rafeindum í átt að lokuðu hveli. Natríum missir oft 3s-rafeind sína og verður Na⁺, en klór tekur við einni rafeind og verður Cl⁻.
Í hliðarmálmum geta ns- og (n−1)d-rafeindir báðar tekið þátt í efnafræði. Því er betra að tala um tiltæk gildissvigrúm en að telja eingöngu rafeindir með hæsta n-gildi.
Efnafræðilegar afleiðingar gildisbyggingar
Gildisrafeindir, formleg hleðsla og Lewis-byggingar
Formleg hleðsla fæst með því að bera saman gildisrafeindir frjálsa atómsins við þann rafeindafjölda sem því er úthlutað í Lewis-byggingunni. Þetta er formlegt bókhald en ekki bein mæling á raunverulegri hleðsluþéttleika.
Kjarnarafeindir eru ekki efnafræðilega óviðkomandi í öllum aðstæðum
Innri rafeindir taka sjaldan beinan þátt í venjulegum tengjum, en þær skerma kjarnann og hafa áhrif á svigrúmaorku, afstæðisáhrif og litróf. Þær hafa því óbein en raunveruleg áhrif á efnafræði.
Gildi í hliðarmálmum og innri hliðarmálmum
Í hliðarmálmum liggja d- og s-svigrúm nálægt í orku; í lantaníðum og aktiníðum geta f-svigrúm einnig skipt máli. Þetta hjálpar til við að skýra mörg möguleg oxunarstig og fjölbreytta samhæfingarefnafræði.
Fjöldi gildisrafeinda spáir fyrir um efnafjölskyldur, ekki öll oxunarstig
Valenstalning aðalflokka skýrir margar lotubundnar tilhneigingar en frumefni notar ekki alltaf allar gildisrafeindir sínar og hefur ekki endilega eitt oxunarstig.
Gildisrafeindir í litrófsgreiningu
Lægstu rafeindavirkjanir snerta oft gildissvigrúm vegna þess að orkubilið er lítið. Atómlitróf og ljóseindarafeindagreining geta því gefið beina mynd af gildisbyggingu.
Æfingar
Brennisteinn
Hversu margar gildisrafeindir hefur hlutlaust brennisteinsatóm í aðalflokkslíkani?
Lausn
Brennisteinn er í flokki 16 og hefur því 6 gildisrafeindir.
Ál
Hversu margar gildisrafeindir hefur Al og hvaða einföldu jón myndar það oft?
Lausn
Al hefur 3 gildisrafeindir og myndar oft Al³⁺ með því að missa þær þrjár.
Járn
Af hverju er ófullnægjandi að telja aðeins 4s-rafeindir Fe sem gildisrafeindir?
Lausn
Vegna þess að 3d- og 4s-orkustigin liggja nálægt og bæði geta tekið þátt í tengjum og jónamyndun.