Vegyértékelektronok

Mostani témánk a vegyértékelektronoknak és a többi elektronnak, az atomtörzs elektronjainak megkülönböztetése. Felmerülhetett benned az eddigiek során a kérdés, amikor az elektronszerkezeteket vizsgáltuk, hogy mire is jó ezek ismeretek. Az elektronszerkezetek ismerete arra jó, hogy a segítségükkel megtudjuk, hogyan reagál egy adott atom vagy elem más atomokkal. Ennek tisztázására nézzük meg, milyen a kémiában gyakran előkerülő elem, az oxigén elektronszerkezete! Mi az oxigén elektronszerkezete? Állítsd meg a videót, és próbáld magad kitalálni! Most nézzük együtt: egy semleges oxigénatomban 8 proton és 8 elektron található. Először töltsük fel az első héjat, majd kezdjük el a második héj feltöltését. Eljutunk 2s²-ig, amikor 4 elektronnál járunk, és további négyet kell elhelyeznünk. Ezek 2p⁴ alakban írhatók. Látod? Ha összeadjuk az elektronok számát, pontosan nyolcat kapunk. Ha az a kérdés, hogy hogyan reagálhat az oxigén, érdemes a külső elektronjait megvizsgálni. Azokat az elektronokat, melyek a legkülső héjon találhatók. A legkülső héj az itt leírt második héj. Hány elektron van ezen a héjon? Hat elektron van rajta, tehát az oxigénnek hat vegyértékelektronja van. Hány elektron van az atomtörzsében? Az atomtörzs elektronjai általában nem reaktívak, azaz nem nagyon vesznek részt reakciókban. Két elektron van az atomtörzsben. Miért érdekes, hogy a vegyértékelektronok hatan vannak? Az atomok stabilabbak akkor, ha a külső héjuk telített, vagy legalább az s- és p-alhéjak telítettek a külső héjukon. A mostani esetben tehát az oxigénnek hat vegyértékelektronja van. Ezt sokszor így ábrázolják Lewis-szerkezettel: egy, kettő, három, négy, öt, hat vegyértékelektron az oxigénen. Eszedbe juthat az, hogy kialakulhat az oxigénen a telített legkülső héj, ha valahogyan hozzájuthat, akár osztozkodással, további két elektronhoz, mert akkor a külső héjon meglenne a teljes nyolcelektronos szerkezet: a 2s- és 2p-alhéj is telítődne, 2p⁶ lenne. Kitalálhatod, hogy elveheti azt a két elektront valami más atomtól; az oxigén valóban gyakran tesz így, elveszi más atomok elektronjait. Másik példánk legyen a kalcium! Állítsd meg a videót, próbáld kitalálni, mi lehet a kalcium elektronszerkezete, és azt is, hogyan léphet reakcióba, ha tudjuk, hogy az atomok akkor a legstabilabbak, ha telített a külső héjuk, vagy legalábbis az s- és p-alhéjuk. Felírom a kalcium elektronszerkezetét nemesgáz segítségével. Az argon elektronszerkezetével kezdünk. A nemesgázok azért olyan stabilak, mert telített a külső héjuk (pontosabban s- és p-alhéjuk). Például az argonnak telített az első héja, a második és a harmadik héja (pontosabban annak s- és p-alhéja). Ezen felül van még a kalciumnak két elektronja a negyedik héjon, tehát [Ar] 4s²-t írhatunk. Hány vegyértékelektronja van ennek alapján a kalciumnak? Amint itt láthatod, kettő. Mi a helyzet az atomtörzs elektronjaival? Mivel a semleges kalciumatomnak 20 protonja van, így elektronja is 20 lesz, ebből az atomtörzsben 18 van. Ezek az elektronok kevéssé reakcióképesek. Hogyan érheti el a kalcium legegyszerűbben a telített külső héjat (pontosabban s- és p-alhéjat)? Ahelyett, hogy felvenne 6 elektront, jóval egyszerűbb a két vegyértékelektront leadni. Valóban így történik: a kalcium igen gyakran lead elektronokat, ionizálódik, pozitív töltésű iont képez. Összességében tehát azt mondhatjuk, hogy az elektronszerkezet egyik haszna az, hogy kiderül belőle, mely elektronok vesznek leginkább részt a reakciókban. Ezek a vegyértékelektronok. A vegyértékelektronok általában a legkülső elektronok, illetve pontosabban a legkülső héj elektronjai. Az s- és a p-mezőben elég megnézni, melyik oszlopba tartozik egy elem; ebből kiderül, hogy hány vegyértékelektronja van. Ebben az oszlopban egy, ebben az oszlopban kettő, ebben az oszlopban három, ebben négy, majd öt, hat, hét. A nemesgázok nagyon kevéssé reaktívak. Érdemes rájuk úgy gondolni, hogy rendkívül stabilak, mert a külső héjuk telített. (Pontosabban az s- és p-alhéjuk.)