Valenzelektronen
Valenzelektrone sinn déi Elektronen, déi am direktsten u chemesche Bindungen a Reaktioune bedeelegt sinn. Bei Haaptgruppeelementer sinn et meeschtens d’Elektronen an der héchster Haaptschuel; bei Iwwergangsmetaller ass eng méi breet Definitioun sënnvoll, well no geleeën d-Elektronen och un Bindung an Oxidatiounszoustandsännerunge bedeelegt kënne sinn.
Valenzelektrone bei Haaptgruppeelementer fannen
Natrium huet [Ne]3s¹ an domat een Elektron an der baussenzeger n=3-Schuel: ee Valenzelektron. Chlor, [Ne]3s²3p⁵, huet der siwen. Bei Haaptgruppeelementer erkläert dat widderhuelend ns/np-Muster déi ähnlech Chimie bannent enger Grupp.
Fir d’Gruppen 1, 2 an 13–18 ass déi typesch Zuel 1, 2 an duerno 3–8 Valenzelektronen. Helium ass déi wichteg Ausnam: 1s² fëllt déi éischt Schuel komplett mat nëmmen zwee Elektronen.
Gruppe-Explorer
Lewis-Symboler a Bindung
E Lewis-Symbol weist d’Elementsymbol mat Punkten fir d’Valenzelektronen. Bannenzeg Elektrone ginn net gezeechent. Esou gesäit een, wéi vill Elektrone kënnen ongepaart sinn, als fräi Puer bleiwen oder u Bindungen deelhuelen.
Kuelestoff huet véier Valenzelektronen, Sauerstoff sechs a Chlor siwen. Dat erkläert vill üblech Bindungsmuster, ass awer keng mechanesch Gesetz: Radikaler, elektronaarm an hypervalent Spezies brauchen e méi komplette Modell.
Ionen, Oxidatiounszoustänn an Iwwergangsmetaller
Alkalimetaller verléieren dacks hiert ns-Elektron a bilden +1; Äerdalkalimetaller verléieren dacks zwee; Halogene kënnen een Elektron ophuelen, fir ns²np⁶ z’erreechen. Dat verbënnt Ionebildung mat der Positioun am Periodesystem.
Bei Iwwergangsmetaller ass ‘nëmmen déi héchst n-Schuel’ ze enk. Eisen huet [Ar]3d⁶4s²; 4s an 3d leien no genuch an Energie, datt béid bei Ionisatioun, Oxidatiounszoustänn, Magnetismus a Koordinatioun eng Roll spillen.
Chemesch Konsequenze vun der Valenzstruktur
Valenzelektronen, formal Ladung a Lewis-Strukturen
D’Gesamtzuel vun de Valenzelektronen ass den Ausgangspunkt fir eng Lewis-Struktur. CO₂ huet 4 + 2×6 = 16 Valenzelektronen. Formal Ladung verdeelt dës Elektronen no enger Comptabilitéitsregel an enger konkreter Struktur; si ass net datselwecht wéi Oxidatiounszoustand oder eng gemoossen partiell Ladung.
Bannenzeg Elektrone sinn net an all Kontext chemesch irrelevant
An einfacher Chimie bilden Kär-Elektrone seelen Bindungen, mee si beaflossen Ofschiermung, Orbitalenergien a Photoelektronespektroskopie. Bei schwéieren Elementer kommen relativistesch Effekter dobäi. ‘Kär’ bedeit manner bindungsaktiv, net ouni Afloss.
Valenz bei Iwwergangs- an bannenzegen Iwwergangselementer
Bei Iwwergangsmetaller leien ns an (n−1)d dacks no an Energie. Bei Lanthaniden an Actiniden kënnen och f-Orbitaler d’Chimie beaflossen. Dofir ass eng eenzeg universell Valenzzuel ausserhalb vun den Haaptgruppen manner nëtzlech.
Valenzzuel virausgesot Familljen, net all Oxidatiounszoustand
Siwe Valenzelektronen erkläre firwat Halogene staark zu −1 tendéieren, mee Chlor ka positiv Oxidatiounszoustänn hunn, wann et mat méi elektronegativen Atomer verbonnen ass. Kuelestoff kënnt a Verbindungen vu −4 bis +4 vir.
Valenzelektronen an der Spektroskopie
Valenzelektronen hunn normalerweis méi kleng Bindungsenergien wéi Kär-Elektronen. Photoelektronespektroskopie kann déi Beräicher trennen, an optesch Iwwergäng betreffen dacks Valenzzoustänn, déi och d’Reaktivitéit bestëmmen.
Übungen
Schwiefel
Wéi vill Valenzelektronen huet S mat [Ne]3s²3p⁴?
Léisung
Sechs. Bei dësem Haaptgruppeelement gehéieren all Elektronen an der n=3-Schuel zur Valenz.
Aluminium
Al huet [Ne]3s²3p¹. Wéi ee einfacht Ion entsprécht dem Verloscht vun de Valenzelektronen?
Léisung
Al³⁺. D’Verloscht vun den dräi n=3-Elektrone léisst d’Edelgaskonfiguratioun [Ne] zeréck.
Eisen
Firwat ass et net genuch ze soen, Fe hätt nëmmen zwee Valenzelektronen, well 4s zwee Elektronen enthält?
Léisung
Well 3d an 4s no an Energie leien. 3d-Elektrone bedeelege sech och un Bindung an Ionisatioun a maachen verschidde Oxidatiounszoustänn méiglech.