Elektrony walencyjne, to takie, które biorą udział w tworzeniu wiązań chemicznych i występują na najbardziej zewnętrznej, czy inaczej mówiąc, walencyjnej powłoce atomu. Właśnie one stanowią o unikalnym charakterze chemicznym każdego pierwiastka i są punktem centralnym procesu tworzenia cząsteczek. Zagadnienie ustalenia ich liczby niesie ze sobą wiele cennych informacji, zarówno dla chemików, jak i naukowców szukających nowych rozwiązań w dziedzinie nauk przyrodniczych. W tym artykule przejdziemy przez fundamentalne zasady związane z elektronami walencyjnymi, aby jasno przedstawić, jak określić ich ilość.
Jak określić liczbę elektronów w warstwie walencyjnej?
Do określenia liczby elektronów walencyjnych, niewątpliwie pomocna jest tabela okresowa. Przyjmuje się bowiem, iż liczba elektronów walencyjnych dla pierwiastków grup głównych (I-IA oraz III-VIII) jest równa numerowi grupy, do której należą. Dla pierwiastków grupy I, jak wodoru i litu, liczba elektronów walencyjnych wynosi 1, podczas gdy dla pierwiastków grupy VIII, jak helu czy neonu, jest to odpowiednio 2 i 8. W przypadku pierwiastków grupy II, jak magnezu czy wapnia, liczba ta wynosi 2. Mówi się wtedy, że mają one dwóch elektronów walencyjnych. Dla pierwiastków grupy XIII do XVIII liczba elektronów walencyjnych jest równa numerowi grupy minus 10. Przykładowo, dla azotu z grupy XV (15), liczba elektronów walencyjnych wynosi 5 (15 – 10).
Reguła oktetu i duetu
W kontekście elektronów walencyjnych warto zestawić dwie podstawowe koncepcje – regułę oktetu i duetu, które przybliżają nam do lepszego zrozumienia, jak elektrony walencyjne wpływają na strukturę atomów i ich aktywność chemiczną.
Reguła oktetu
W uproszczeniu reguła oktetu mówi, że atomy dążą do posiadania ośmiu elektronów na swojej warstwie walencyjnej, co odpowiada konfiguracji gazów szlachetnych (wyjątek stanowi hel, który ma pełny oktet z dwoma elektronami). Stan ten nazywany jest „pełnym oktetem” i jest zwykle najbardziej stabilny pod względem energetycznym. Atomy mogą osiągnąć pełny oktet poprzez wydzielanie, absorbowanie lub dzielenie elektronów walencyjnych. Przez to, zrozumienie reguły oktetu jest fundamentalne do zrozumienia, jak atomy tworzą wiązania chemiczne.
Reguła duetu
Reguła duetu jest podobna do reguły oktetu, ale dotyczy ona atomów wodoru, helu i litu, które dążą do posiadania dwóch elektronów na warstwie walencyjnej, aby osiągnąć stan stabilny. Tym samym, w przypadku litu i wodoru, którego warstwa walencyjna zawiera pojedynczy elektron, atom może „upodobnić się” do helu poprzez utworzenie wiązań chemicznych i „podzielenie się” parą walencyjną.
Liczba elektronów w grupach głównych i pobocznych
Pierwiastki z grup głównych, określane też jako grupy A w tradycyjnym numerowaniu, to pierwiastki, których liczba elektronów walencyjnych odpowiada liczbie grupy. Te pierwiastki znajdują się po obu krajach tabeli okresowej i obejmują metale alkaliczne, metale alkaliczno-ziemskie, halogeny i szlachetne gazy.
Inaczej jest w przypadku pierwiastków z grup pobocznych, czyli grup B, które znajdziemy między grupami głównymi. Tu zasada numeru grupy nie jest już tak oczywista. Atomy tych pierwiastków mają na swojej walencyjnej warstwie zarówno elektrony s, jak i d. Dla nich liczba elektronów walencyjnych wynosi zazwyczaj mniej niż 4 lub więcej niż 4. Konkretna liczba zależy od specyficznej konfiguracji elektronów dla danego pierwiastka.
Są to tylko podstawowe koncepcje związane z elektronami walencyjnymi, które są kluczowe do zrozumienia procesów tworzenia związków chemicznych. Wiedza na ten temat jest nie tylko istotna dla naukowców, ale także dla studentów, którzy rozpoczynają swoją przygodę z chemią. Pomaga ona bowiem zrozumieć naturę wiązań chemicznych i zasady, które rządzą życiem na poziomie molekularnym.
