Em química, os elétrons de valência são os elétrons localizados na camada de elétrons mais externa de um elemento. Saber como encontrar o número de elétrons de valência em um determinado átomo é uma habilidade importante para os químicos porque essa informação determina os tipos de ligações químicas que podem ser formadas. Felizmente, tudo que você precisa para encontrar os elétrons de valência é a tabela periódica regular dos elementos.
Etapa
Parte 1 de 2: Encontrando elétrons de valência com a tabela periódica
Metais de não transição
Etapa 1. Encontre a tabela periódica dos elementos
Esta tabela é uma tabela codificada por cores composta de muitas caixas diferentes contendo todos os elementos químicos conhecidos pelo homem. A tabela periódica fornece muitas informações sobre os elementos - usaremos algumas dessas informações para determinar o número de elétrons de valência no átomo que estamos estudando. Normalmente, você pode encontrar essas informações na capa de um livro de química. Existem também boas tabelas interativas disponíveis online aqui.
Etapa 2. Identifique cada coluna na tabela periódica de elementos de 1 a 18
Normalmente, na tabela periódica, todos os elementos de uma coluna vertical têm o mesmo número de elétrons de valência. Se sua tabela periódica ainda não tiver um número em cada coluna, numere-o de 1 na coluna mais à esquerda a 18 na coluna mais à direita. Em termos científicos, essas colunas são chamadas "grupo" elemento.
Por exemplo, se usarmos a tabela periódica em que os grupos não são numerados, escreveríamos 1 acima do Hidrogênio (H), 2 acima do Berílio (Be) e assim por diante até 18 acima do Hélio (He)
Etapa 3. Encontre seu elemento na tabela
Agora, encontre o elemento para o qual deseja saber os elétrons de valência na mesa. Você pode fazer isso usando o símbolo químico (a letra em cada caixa), o número atômico (o número no canto superior esquerdo de cada caixa) ou qualquer outra informação disponível para você na tabela.
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Para fins de demonstração, vamos encontrar os elétrons de valência para um elemento usado com muita frequência: carbono (C).
Este elemento possui um número atômico de 6. Este elemento está localizado acima do grupo 14. Na próxima etapa, procuraremos seus elétrons de valência.
- Nesta subseção, iremos ignorar os metais de transição, que são elementos em blocos quadrados dos grupos 3 a 12. Esses elementos diferem ligeiramente dos outros, portanto, as etapas nesta subseção não se aplicam a esse elemento. Veja como fazer isso na subseção abaixo.
Etapa 4. Use os números do grupo para determinar o número de elétrons de valência
O número do grupo de um metal não de transição pode ser usado para encontrar o número de elétrons de valência no átomo do elemento. Local da unidade do número do grupo é o número de elétrons de valência no átomo do elemento. Em outras palavras:
- Grupo 1: 1 elétrons de valência
- Grupo 2: 2 elétrons de valência
- Grupo 13: 3 elétrons de valência
- Grupo 14: 4 elétrons de valência
- Grupo 15: 5 elétrons de valência
- Grupo: 6 elétrons de valência
- Grupo: 7 elétrons de valência
- Grupo: 8 elétrons de valência (exceto hélio, que tem 2 elétrons de valência)
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Em nosso exemplo, uma vez que o carbono está no grupo 14, podemos dizer que um átomo de carbono tem quatro elétrons de valência.
Metal de transição
Etapa 1. Encontre os elementos dos grupos 3 a 12
Como observado acima, os elementos nos grupos 3 a 12 são chamados de metais de transição e se comportam de maneira diferente dos outros elementos em termos de elétrons de valência. Nesta seção, explicaremos a diferença, até certo ponto, muitas vezes não é possível atribuir elétrons de valência a esses átomos.
- Para fins de demonstração, vamos pegar o Tântalo (Ta), elemento 73. Nas próximas etapas, procuraremos seus elétrons de valência (ou, pelo menos, tentaremos).
- Observe que os metais de transição incluem as séries de lantanídeos e actinídeos (também chamados de metais de terras raras) - duas fileiras de elementos geralmente localizados na parte inferior do resto da mesa, começando com lantânio e actínio. Todos esses elementos incluem grupo 3 na tabela periódica.
Etapa 2. Entenda que os metais de transição não têm elétrons de valência tradicionais
Entender que a razão pela qual os metais de transição não funcionam realmente como o resto da tabela periódica requer uma pequena explicação de como os elétrons funcionam nos átomos. Veja abaixo uma visão geral rápida ou pule esta etapa para obter a resposta imediatamente.
- Conforme os elétrons são adicionados aos átomos, esses elétrons são classificados em orbitais diferentes - regiões essencialmente diferentes ao redor do átomo onde os átomos estão reunidos. Normalmente, os elétrons de valência são os átomos na camada mais externa - em outras palavras, os últimos átomos adicionados.
- Por razões que são um pouco complicadas de explicar aqui, quando os átomos são adicionados à camada d externa de um metal de transição (mais sobre isso abaixo), os primeiros átomos a entrar na camada tendem a agir como elétrons de valência comuns, mas depois disso, elétrons, ele não se comporta dessa maneira, e elétrons de outras camadas orbitais às vezes até agem como elétrons de valência. Isso significa que um átomo pode ter vários elétrons de valência, dependendo de como ele é manipulado.
- Para uma explicação mais detalhada, dê uma olhada na página de elétrons de valência bons do Clackamas Community College.
Etapa 3. Determine o número de elétrons de valência com base no número do grupo
Novamente, o número do grupo do elemento que você está olhando pode dizer quantos elétrons de valência ele possui. Para metais de transição, no entanto, não há um padrão que você possa seguir - o número do grupo geralmente corresponderá a um número de elétrons de valência possíveis. Os números são:
- Grupo 3: 3 elétrons de valência
- Grupo 4: 2 a 4 elétrons de valência
- Grupo 5: 2 a 5 elétrons de valência
- Grupo 6: 2 a 6 elétrons de valência
- Grupo 7: 2 a 7 elétrons de valência
- Grupo 8: 2 ou 3 elétrons de valência
- Grupo 9: 2 ou 3 elétrons de valência
- Grupo 10: 2 ou 3 elétrons de valência
- Grupo 11: 1 a 2 elétrons de valência
- Grupo 12: 2 elétrons de valência
- Em nosso exemplo, uma vez que o tântalo está no grupo 5, podemos dizer que o tântalo tem entre dois e cinco elétrons de valência, dependendo da situação.
Parte 2 de 2: Encontrando elétrons de valência por configuração de elétrons
Etapa 1. Aprenda a ler as configurações eletrônicas
Outra maneira de encontrar os elétrons de valência de um elemento é com algo chamado configuração eletrônica. A configuração do elétron pode parecer complicada, mas é apenas uma forma de representar os orbitais do elétron em um átomo com letras e números, e é fácil se você souber o que está fazendo.
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Vejamos um exemplo de configuração para o elemento sódio (Na):
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- 1s22s22p63s1
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Observe que esta configuração de elétrons está simplesmente repetindo um padrão como este:
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- (número) (letra)(número acima)(número) (letra)(número acima)…
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- … Etc. Padrão (número) (letra) primeiro é o nome do orbital do elétron e (número acima) é o número de elétrons naquele orbital - é isso!
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Então, para nosso exemplo, dizemos que o sódio tem 2 elétrons em 1s. Orbital adicionado 2 elétrons em 2s. Orbital adicionado 6 elétrons em orbitais 2p. adicionado 1 elétron no orbital 3s.
O total é 11 elétrons - o sódio é o elemento número 11, então faz sentido.
Etapa 2. Encontre a configuração de elétrons para o elemento que você está estudando
Depois de conhecer a configuração eletrônica de um elemento, encontrar o número de elétrons de valência é bastante fácil (exceto, é claro, para metais de transição). Se você recebeu a configuração do problema, pode passar para a próxima etapa. Se você mesmo tiver que pesquisar, dê uma olhada abaixo:
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Aqui está a configuração eletrônica completa para ununoctium (Uuo), elemento número 118:
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- 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d107p6
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Agora que você tem a configuração, tudo o que você precisa fazer para encontrar a configuração do elétron de outro átomo é preencher esse padrão do zero até ficar sem elétrons. Isto é mais facil do que parece. Por exemplo, se quiséssemos criar um diagrama orbital para cloro (Cl), elemento número 17, que tem 17 elétrons, faríamos assim:
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- 1s22s22p63s23p5
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- Observe que o número de elétrons soma 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Você só precisa alterar a quantidade no orbital final - o resto é o mesmo porque os orbitais anteriores ao último estão cheios.
- Para outras configurações de elétrons, consulte também este artigo.
Etapa 3. Adicione elétrons às camadas orbitais com a regra do octeto
Quando os elétrons são adicionados a um átomo, eles caem em vários orbitais na ordem listada acima - os primeiros dois elétrons vão para o orbital 1s, os próximos dois elétrons vão para o orbital 2s, os próximos seis elétrons vão para o orbital 2p, e em breve. Quando trabalhamos com átomos fora dos metais de transição, dizemos que esses orbitais formam camadas orbitais ao redor do átomo, com cada camada sucessiva mais distante da camada anterior. Além da primeira camada, que pode conter apenas dois elétrons, cada camada pode conter oito elétrons (além disso, novamente, ao trabalhar com metais de transição). Regra do octeto.
- Por exemplo, digamos que olhemos para o elemento Boro (B). Como o número atômico é cinco, sabemos que o elemento tem cinco elétrons e sua configuração eletrônica é assim: 1s22s22p1. Como a primeira camada orbital tem apenas dois elétrons, sabemos que o boro tem apenas duas camadas: uma camada com dois elétrons 1s e uma camada com três elétrons dos orbitais 2s e 2p.
- Como outro exemplo, um elemento como o cloro teria três camadas orbitais: uma com elétrons 1s, uma com dois elétrons 2s e seis elétrons 2p e uma com dois elétrons 3s e cinco elétrons 3p.
Etapa 4. Encontre o número de elétrons na camada externa
Agora que você conhece a camada de elétrons do seu elemento, encontrar os elétrons de valência é muito fácil: basta usar o número de elétrons da camada externa. Se a camada mais externa estiver cheia (em outras palavras, se a camada mais externa tiver oito elétrons, ou para a primeira camada tem dois), o elemento se torna inerte e não reagirá facilmente com outros elementos. No entanto, novamente, esta regra não se aplica a metais de transição.
Por exemplo, se usarmos Boro, uma vez que existem três elétrons na segunda camada, podemos dizer que Boro tem três elétrons de valência.
Etapa 5. Use as linhas da tabela como uma forma abreviada de encontrar cascas orbitais
As linhas horizontais na tabela periódica são chamadas "período" elemento. Começando no topo da tabela, cada período corresponde ao número de camadas de elétrons que o átomo possui naquele período. Você pode usá-lo como uma forma abreviada de determinar quantos elétrons de valência um elemento possui - basta começar no lado esquerdo do período ao contar os elétrons. Novamente, você precisa ignorar os metais de transição para este método.
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Por exemplo, sabemos que o elemento selênio tem quatro camadas orbitais porque está no quarto período. Uma vez que é o sexto elemento da esquerda no quarto período (ignorando os metais de transição), sabemos que sua quarta camada externa tem seis elétrons e, portanto, o selênio tem seis elétrons de valência.
Pontas
- Observe que a configuração do elétron pode ser escrita de forma concisa usando os gases nobres (elementos do grupo 18) para substituir os orbitais no início da configuração. Por exemplo, a configuração eletrônica do sódio pode ser escrita como [Ne] 3s1 - na verdade, a mesma do néon, mas com um elétron extra no orbital 3s.
- Os metais de transição podem ter subcamadas de valência que não estão completamente preenchidas. Determinar o número exato de elétrons de valência em metais de transição envolve princípios da teoria quântica que não são cobertos por este artigo.
- Observe que a tabela periódica difere de país para país. Portanto, verifique se você está usando a tabela periódica correta para evitar confusão.
