A főcsoportokba tartozó elemek vegyértékelektronjainak száma

Miután már elrendeztük az elemeket a periódusos rendszer csoportjaiba, nézzük, hogyan határozhatjuk meg a vegyértékelektronok számát. Ebben a videóban csak a főcsoportokban található elemek vegyértékelektronjairól lesz szó. Ha főcsoportról beszélünk, akkor azt a számozást követjük, amelyben 1-től 8-ig jelöljük a csoportokat. Tehát 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 és 8. A másik számozási módszerrel most nem foglalkozunk, ezért ebben a videóban a másik számozás szerinti 3-12. csoportokkal nem foglalkozunk. A főcsoportokban a vegyértékelektronok azok az elektronok, amelyek a külső elektronhéjon, azaz a legmagasabb energiaszinten helyezkednek el. Nézzük, meg tudjuk-e mondani, hogy hány vegyértékelektronja van a nátriumatomnak. Ha fel szeretném írni a nátriumatom elektronszerkezetét, – feltételezem, hogy már tudod, hogy kell –1s2, 2s2, 2p6... Ezt felírva eljutunk ide, egészen a neonig, majd a 3. periódusba, avagy a 3. energiaszintre. Marad még 1 elektron, amit el kell helyeznünk. Ez az elektron a 3s alhéjra kerül. A teljes elektronkonfiguráció tehát 1s2, 2s2, 2p6, 3s1. Ha meg akarjuk határozni, hogy a nátriumatomnak hány vegyértékelektronja van, akkor a vegyértékelektronok száma a külső héjon, a legmagasabb energiaszinten lévő elektronok számával lesz egyenlő. A nátriumatom esetében 1., 2. és 3. energiaszintről beszélhetünk. Természetesen a 3. a legmagasabb energiaszint. A legmagasabb energiaszinten lévő elektronok száma ebben az esetben csupán 1. Ez azt jelenti, hogy a nátriumatomnak egyetlen vegyértékelektronja van. Nagyon megkönnyíti a dolgunkat az, hogy a nátrium az 1. csoportban található. Megállapíthatjuk, hogy a főcsoportokban az atomok vegyértékelektronjainak a száma megegyezik a csoport számával. A csoport száma pedig ugyannnyi, mint a vegyértékelektronok száma. Így aztán igazán könnyű dolgunk lesz. A semleges nátriumatom ábrázolásához, amelynek egyetlen vegyértékelektronja van, felírjuk a nátrium vegyjelét, és mellette feltüntetjük az egyetlen vegyértékelektront. Folytassuk a klóratom elektronszerkezetének felírásával! Itt van tehát a klór. A klóratom elektronszerkezetének felírása így kezdődik: 1s2, 2s2, 2p6, amellyel ismét eljutunk a neonig, majd tovább a 3. energiaszintre, a 3. periódusba. Látjuk, ahogy betelik a 3s alhéj – tehát 3s2, így jutunk a p pályákhoz. Hány elektron kerül a p pályákra? 1, 2, 3, 4, 5 -- most tehát a 3. energiaszinten a p pályákon helyezünk el 5 elektront. Ez a klóratom elektronszerkezete. Ha meg akarjuk határozni, hogy a klóratomnak hány vegyértékelektronja van, akkor a külső héjon, vagyis a legmagasabb energiaszinten lévő elektronokat kell összeszámolni. Tehát még egyszer, van az 1., a 2., és a 3. energiaszint. Az elektronok számát szeretnénk tudni, a legmagasabb energiaszinten. Hány elektron van tehát a legmagasabb energiaszinten? Nos, 2 meg 5, azaz összesen 7. A klóratomnak tehát 7 vegyértékelektronja van. Tehát megint nagyon könnyű dolgunk van, hiszen a klór a 7. csoportban van. Ábrázoljuk tehát a klóratomot feltüntetve a 7 vegyértékelektronját is. Ez itt a klór vegyjele. Tehát 1, 2, 3, 4, 5, 6 és 7. Azért választottam a nátriumot és a klórt, mert a nátrium és a klór egymással reagálva nátrium-kloridot képez. Az elektronszerkezetek segítségével vizsgáljuk meg mi történik! A nátriumatom elveszít 1 elektront. A semleges nátriumatomban egyenlő számú proton és elektron van. Ám ha a nátrium elveszíti egyetlen vegyértékelektronját – jelölöm, ahogyan ez a vegyértékelektron átkerül a klórra, – akkor a nátriumot most már ionként, kationként kell felírnunk. A nátriumatomban még egyenlő volt a protonok és az elektronok száma, de 1 elektront elveszített. Így nem egyezik meg a protonok számával, eggyel több protonja van, mint elektronja. Egyszeres pozitív töltése van. A Na+ tehát nátriumkationt jelent. A nátriumkation stabil. Ennek oka pedig a kialakult elektronszerkezetben rejlik. Lássuk ezt a kialakult elektronszerkezetet. Sárgával fogom felírni: 1s2, 2s2, 2p6. A nátriumkation elektronszerkezete ugyanaz mint a neonatomé, amely egy nemesgáz. Mint tudjuk, a nemesgázok általában kevéssé reakcióképesek, ennek az az oka, hogy elektronszerkezetük telített a legmagasabb energiaszinten. A nátriumkation tehát stabil, mert az elektronszerkezete olyan, mint a nemesgázoké. Ami a klórt és reakcióit illeti, a klórnak 7 vegyértékelektronja van. Keressük meg a periódusos rendszerben! Itt van a klór. A klóratomnak 7 vegyértékelektronja van. Ha egy további elektront felvesz, akkor az elektronszerkezete olyanná válik, mint egy nemesgázé, mint az argoné. A klór tehát felvesz egy elektront. Írjuk fel ezt az új elektronszerkezetet. Ha a semleges klóratom felvesz egy elektront, a felvett elektron itt jelenik meg többletként. Ezért 3p5 helyett 3p6-ot írunk. Így a kloridanion elektronszerkezete 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6. Ezt aláhúzom: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6. Rajzoljuk le ezt is. Innentől kezdve nem semleges klóratomról van szó, hanem kloridanionról, amely egy elektron felvételével jött létre. Ezt az elektront a nátriumtól vette át. Pirossal jelölöm azt az elektront, amely átjutott a klórra. A klóratom tehát felvesz egy elektront. Eddig összességében semleges töltésű volt. Egyenlő számú pozitív és negatív töltést tartalmazott. Ám az imént fölvett elektron negatív töltést adott neki. Így ez már egy kloridanion. Ionos kötés jön létre a nátriumkation és a kloridanion között. Az ellentétes töltések között kialakuló vonzóerő ionos kötést hoz létre. Ez példa az 1. csoportbeli alkálifémek halogénekkel való reakciójára. Ebben, a periódusos rendszert bemutató videóban az elemekről volt szó. Említettük, hogy ezek itt az alkálifémek. Mivel ezek az alkálifémek mind az 1. csoportban vannak, mindegyiknek egyetlen vegyértékelektronja van. Beszéltünk a halogénekről is, megemlítve, hogy ezek is rendkívül reakcióképesek. Azért olyan nagy a reakcióképességük, mert, ha felvesznek egy újabb elektront, akkor nemesgázszerkezetük lesz. Miután ábrázoltuk az elektronszerkezeteket, megismertük a vegyértékelektronokat és az újonnan keletkezett elektronkonfigurációkat, megérthetjük, miként reagálnak ezek az anyagok. Most már tudjuk, mi az oka annak, hogy az 1. csoport fémei olyannyira reakcióképesek, akárcsak a 7. (vagy 17.) csoport halogénjei. Mindezek hátterében a most megismert elektronszerkezetek és a felrajzolt vegyértékelektronok állnak. Így most már más anyagokról is meg tudjuk állapítani, hogy hány vegyértékelektronjuk van. Tegyük fel, megkérdezik, hogy hány vegyértékelektron van az oxigénatomban. Csak annyi a teendőnk, hogy megnézzük a csoport számát. Tehát – az oxigén a 6. csoportban van. Így az oxigénatomnak 6 vegyértékelektronja van. Ha ábrázolni szeretnénk az oxigénatomot a 6 vegyértékelektronjával együtt, akkor így jelölhetjük őket. Hasznos megjegyezni, hogy ha tudni szeretnénk a vegyértékelektronok számát, akkor az a főcsoportbeli elemek esetén megegyezik a csoport számával.