วาเลนซ์อิเล็กตรอน: ความหมาย วิธีการคำนวณ ตัวอย่างปัญหา

วาเลนซ์อิเล็กตรอนเป็นอิเล็กตรอนในระดับนอกสุดของอะตอมที่สามารถมีส่วนร่วมในการโต้ตอบกับอะตอมอื่นได้ ค่าความจุสามารถแสดงอะตอมเพื่อให้สามารถเห็นค่าปฏิสัมพันธ์ได้

จำนวนของเวเลนซ์ในอะตอมสามารถทำให้องค์ประกอบมีปฏิกิริยาหรือไม่ทำงาน ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องทราบจำนวนเวเลนซ์เพื่อให้สามารถทราบกิจกรรมขององค์ประกอบที่เกี่ยวข้องได้

การทำความเข้าใจวาเลนซ์อิเล็กตรอน

วาเลนซ์อิเล็กตรอนในอะตอมสามารถมีบทบาทในการสร้างพันธะเคมีในองค์ประกอบ ในองค์ประกอบในกลุ่มหลัก วาเลนซ์อิเล็กตรอนคืออิเล็กตรอนในเปลือกนอกสุด

ถึงกระนั้นก็ไม่ใช่ว่าอิเล็กตรอนทั้งหมดเหล่านี้จะอยู่ในเปลือกนอก ในองค์ประกอบบางอย่างที่เป็นของกลุ่มทรานซิชัน เวเลนซ์จะลึกกว่าเปลือกนอก

อ่าน: การกำหนดค่าอิเล็กตรอน

ตารางวาเลนซ์อิเล็กตรอน

วาเลนซ์อิเล็กตรอนและระบบธาตุของธาตุ

คุณสมบัติของธาตุขึ้นอยู่กับโครงสร้างอิเล็กตรอนของธาตุนั้นสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับเลขเวเลนซ์ของธาตุ องค์ประกอบที่มีจำนวนเวเลนซ์เท่ากันโดยทั่วไปจะมีคุณสมบัติคล้ายคลึงกัน ด้วยเหตุนี้ ระบบธาตุเป็นระยะจึงถูกจัดเรียงตามการเพิ่มขึ้นของเลขอะตอมและความคล้ายคลึงกันในคุณสมบัติของสาร

มีความสัมพันธ์ระหว่างการจัดเรียงอิเล็กตรอนของอะตอมของธาตุกับตำแหน่งของธาตุในระบบธาตุ โดยที่:

• หมายเลขกลุ่มจะเหมือนกับจำนวนค่าเวเลนซ์ ยกเว้นองค์ประกอบ He ในกลุ่ม VIIIA และกลุ่มทรานซิชัน
• เลขคาบเท่ากับจำนวนเปลือกบนอิเล็กตรอน

การนำไฟฟ้า

เวเลนซ์อิเล็กตรอนมีหน้าที่ในการนำไฟฟ้าของธาตุด้วย นี่คือสิ่งที่ทำให้องค์ประกอบต่างๆ สามารถจัดกลุ่มเป็นอโลหะ เซมิคอนดักเตอร์ และโลหะได้ องค์ประกอบที่เป็นโลหะโดยทั่วไปมีค่าการนำไฟฟ้าสูงเมื่ออยู่ในสถานะของแข็ง

ในแต่ละแถวของตารางธาตุ โลหะจะอยู่ทางด้านซ้ายของอโลหะ ดังนั้นโลหะจึงมีความจุน้อยกว่าโลหะที่ไม่ใช่โลหะ

อย่างไรก็ตาม ค่าเวเลนซ์ของอะตอมของโลหะมีพลังงานไอออไนซ์เล็กน้อย และในสถานะของแข็ง อิเล็กตรอนเหล่านี้ค่อนข้างอิสระที่จะปล่อย 1 อะตอมหรือรวมเข้ากับอะตอมอื่นๆ

อิเล็กตรอนอิสระแบบนี้สามารถเคลื่อนที่ได้โดยอิทธิพลของสนามไฟฟ้า การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนสามารถบรรจุกระแสไฟฟ้าได้ อิเล็กตรอนเหล่านี้มีหน้าที่ในการนำไฟฟ้าของโลหะ ตัวอย่างของตัวนำไฟฟ้าที่ดี ได้แก่ อะลูมิเนียม ทองแดง ทอง และเงิน

องค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำจึงทำหน้าที่เป็นฉนวน องค์ประกอบเช่นนี้สามารถเห็นได้ในตารางธาตุทางด้านขวาและมีวาเลนซ์เชลล์อย่างน้อยครึ่งหนึ่ง

พลังงานไอออไนเซชันจะมีขนาดใหญ่หากอิเล็กตรอนไม่สามารถออกจากอะตอมได้อย่างง่ายดายเมื่อต้องเผชิญกับสนามไฟฟ้า ดังนั้นธาตุชนิดนี้จึงมีความสามารถในการนำกระแสน้ำขนาดเล็กมาก

ตัวอย่างขององค์ประกอบฉนวน ได้แก่ กำมะถันและเพชร สารประกอบที่เป็นของแข็งที่มีโลหะสามารถกล่าวได้ว่าเป็นฉนวนหากใช้เวเลนซ์ของอะตอมโลหะเพื่อสร้างพันธะไอออนิก

อ่าน: กลศาสตร์ควอนตัม

การกำหนดค่าอิเล็กตรอน

กระบวนการกำหนดค่าสามารถกล่าวได้ว่าเป็นการจัดเรียงของการกระจายอิเล็กตรอนในอะตอม โดยทั่วไป อิเล็กตรอนจะอยู่ในเส้นทางที่แน่นอนของอะตอม ถูกกำหนดตามระดับพลังงานของอะตอม เส้นทางเหล่านี้เป็นเปลือกอิเล็กตรอน

ส่วนแรกของชั้นผิวหนังแสดงด้วยตัวอักษร K ชั้นผิวหนังจะยังคงเป็น L, M และอื่นๆ ตามลำดับตัวอักษร เปลือก K อยู่ใกล้กับนิวเคลียสของอะตอมมากที่สุด เปลือกแต่ละชั้นสามารถรองรับอิเล็กตรอนได้จำนวนหนึ่งเท่านั้น

ดังนั้นถ้ามันเต็ม อิเล็กตรอนจะเคลื่อนไปยังชั้นถัดไป จำเป็นต้องเติมผิวทุกชั้นให้เต็มประสิทธิภาพสูงสุด

วิธีการนับวาเลนซ์อิเล็กตรอน

ตำแหน่งของอิเล็กตรอนเมื่อเริ่มเติมอะตอมเริ่มจากชั้นแรกของเปลือก ชั้นผิวหนังนี้อยู่ใกล้กับนิวเคลียสของอะตอมมากที่สุดหรือเขียนแทนด้วยตัวอักษร K ชั้นแรกมีระดับพลังงานต่ำสุด ถ้าชั้นแรกเต็มไปด้วยอิเล็กตรอน 2 ตัว ก็จะต่อด้วยการเติมชั้นถัดไปที่เรียกว่า L

เปลือก L มีความจุ 8 อิเล็กตรอน หากอิ่มก็จะค่อยๆ เข้าสู่ผิวชั้นถัดไป ความจุรวมของเปลือกนอกสุดของอะตอมคือ 8 อิเล็กตรอน

องค์ประกอบที่เป็นของกลุ่มหลัก การกำหนดค่าอิเล็กตรอนสามารถกำหนดได้ตามจำนวนอิเล็กตรอนหรือเลขอะตอมตามกฎต่อไปนี้

• อิเล็กตรอนจะถูกชาร์จจนเต็มจนถึงขีดจำกัดสูงสุดที่ชั้นผิวหนังสามารถรองรับได้
• หากยังมีอิเล็กตรอนเหลืออยู่หรือไม่สามารถเติมชั้นเปลือกอิเล็กตรอนได้เต็มที่ ให้ใส่ใจกับข้อกำหนดต่อไปนี้
• หากจำนวนอิเล็กตรอนที่เหลืออยู่ > 32 แสดงว่าส่วนต่อไปของเปลือกหุ้มด้วยอิเล็กตรอน 32 ตัว
• ถ้าอิเล็กตรอนเหลือ < 32 ชั้นเปลือกถัดไปจะรองรับ 18 อิเล็กตรอน;
• หากอิเล็กตรอนเหลือ < 18 ชั้นถัดไปจะเต็มไปด้วยอิเล็กตรอน 8 ตัว
• หากจำนวนที่เหลือคือ 8 อิเล็กตรอนที่เหลือสามารถเติมส่วนถัดไปของเปลือกได้

อ่าน: การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ

ตัวอย่างของปัญหาวาเลนซ์อิเล็กตรอน

เพื่อให้เข้าใจเนื้อหาอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น โปรดดูตัวอย่างและการสนทนาต่อไปนี้

ตัวอย่างที่ 1

กำหนดค่าเวเลนซ์ขององค์ประกอบต่อไปนี้ตามการกำหนดค่าอิเล็กตรอน

1. ₁₁นา
2. ₁₃อัล
3. ₁₅พี
4. ₁₈อา
5. ₁₉K

ตอบ:

ตัวอย่าง 2

สร้างการกำหนดค่าอิเล็กตรอนและกำหนดค่าความจุขององค์ประกอบต่อไปนี้โดยใช้การกำหนดค่าอิเล็กตรอนก๊าซมีตระกูล

1. ₂₀Ca
2. ₃₅br
3. ₃₆Cr
4. ₅₀Sn
5. ₈₆Rn

ตอบ:

ตัวอย่างที่ 3

โปรดเขียนอิเล็กตรอนของธาตุด้านล่างและกำหนดค่าเวเลนซ์ด้วย

1. ₁₀ เน่
2. ₃₃ เรา
3. ₄₇ Ag
4. ₅₂ เต
5. ₅₄ เซ

ตอบ:

วาเลนซ์อิเล็กตรอนสามารถกำหนดได้ตามเส้นทางหรือวงโคจรที่ระบุโดยใช้การกำหนดค่าอิเล็กตรอน แม้ว่าจะดูค่อนข้างซับซ้อน แต่การเรียนรู้เนื้อหานี้เป็นสิ่งที่ต้องทำเพื่อให้สามารถทำงานกับคำถามได้อย่างง่ายดาย