كيفية معرفة عدد إلكترونات التكافؤ

إلكترونات التكافؤ في الكيمياء هي الإلكترونات الموجودة في المدار الخارجي لعنصر ما. تعتبر معرفة كيفية إيجاد عدد إلكترونات التكافؤ في الذرة إحدى المهارات المهمة للكيميائي، لأن هذه المعلومات تحدد نوع الروابط الكيميائية التي يمكن تكوينها. لحسن الحظ، كل ما تحتاجه لإيجاد إلكترونات التكافؤ لعنصر ما هو جدول دوري منتظم للعناصر.

خطوات

تعرف على إلكترونات التكافؤ باستخدام الجدول الدوري

معادن غير انتقالية

1. 1 ابحث عن جدول دوري للعناصر. إنه جدول مرمز لونيًا يتكون من العديد من المربعات المختلفة التي تُظهر جميع العناصر الكيميائية المعروفة للإنسان. يعرض الجدول الدوري الكثير من المعلومات حول العناصر وسنستخدم بعضها لتحديد عدد إلكترونات التكافؤ في الذرة التي نبحث عنها. يمكنك أن تجد هذه الجداول غالبًا على أغلفة كتب الكيمياء. هناك أيضًا طاولة تفاعلية ممتازة متاحة على الإنترنت. X مصدر البحث

2. 2 ضع العلامات من 1 إلى 18 على كل عمود في الجدول الدوري. بشكل عام، سيكون لجميع العناصر المرتبة في نفس العمود الرأسي في الجدول نفس عدد إلكترونات التكافؤ. إذا لم يكن جدولك الدوري مرقمًا بالفعل، فامنح جميع الأعمدة من 1 في أقصى اليسار إلى 18 في أقصى اليمين. تسمى هذه الأعمدة علميًا “المجموعات”. X مصدر البحث

   • على سبيل المثال، إذا كنا نعمل على جدول دوري بمجموعات غير مرقمة، فسنكتب 1 فوق الهيدروجين (H)، و 2 فوق البريليوم (Be) وهكذا حتى تكتب 18 على الهيليوم (He).

3. 3 ابحث عن العنصر المطلوب في الجدول. حدد الآن العنصر الذي تريد إيجاد إلكترونات مكافئة له على الطاولة. يمكنك القيام بذلك باستخدام رمزها الكيميائي (الأحرف الموجودة في المربعات)، أو الرقم الذري (الرقم الموجود في أعلى يسار المربع)، أو أي من المعلومات الأخرى المتاحة لك في الجدول.

   • لنجد إلكترونات التكافؤ لعنصر شائع جدًا، على سبيل المثال، الكربون (C). العدد الذري لهذا العنصر هو 6 ويقع في أعلى المجموعة 14. سنجد إلكترونات التكافؤ في الخطوة التالية.
   • في هذا القسم، سنتجاهل المعادن الانتقالية، وهي العناصر الموضوعة في مستطيل المجموعات من 3 إلى 12. تختلف هذه العناصر قليلاً عن البقية، لذا لن تنطبق عليها الخطوات الواردة في هذا القسم. تعرف على كيفية التعامل معها في القسم أدناه.

4. 4 استخدم أرقام المجموعة لتحديد عدد إلكترونات التكافؤ. يمكن استخدام رقم المجموعة المعدنية غير الانتقالية لإيجاد عدد إلكترونات التكافؤ في ذرة هذا العنصر. مكان العنصر في رقم المجموعة هو عدد إلكترونات التكافؤ في ذرات هذا العنصر. بعبارات أخرى

   • المجموعة 1 إلكترون التكافؤ الوحيد
   • المجموعة 2 2 إلكترونات التكافؤ
   • المجموعة 13 3 إلكترونات التكافؤ
   • المجموعة 14 4 إلكترونات التكافؤ
   • المجموعة 15 5 إلكترونات التكافؤ
   • المجموعة 16 6 إلكترونات التكافؤ
   • المجموعة 17 7 إلكترونات التكافؤ
   • المجموعة 18 8 إلكترونات تكافؤ (باستثناء الهيليوم الذي يحتوي على إلكترونين)
   • في مثالنا، يمكننا القول أن ذرة الكربون بها 4 إلكترونات تكافؤ لأنها في المجموعة 14.

معادن انتقالية

1. 1 ابحث عن عنصر من المجموعات 3 إلى 12. تسمى العناصر في المجموعات من 3 إلى 12 “عناصر انتقالية”، كما ذكر أعلاه، وتتصرف بشكل مختلف عن بقية العناصر عندما يتعلق الأمر بإلكترونات التكافؤ. سنشرح في هذا القسم أنه لا يمكن تحديد إلكترونات التكافؤ لهذه الذرات إلى حد ما.

   • لنأخذ ذرة التنتالوم (Ta) للعنصر 73 في مثالنا ونجد تكافؤها (أو على الأقل نحاول) في الخطوات القليلة التالية.
   • لاحظ أن الفلزات الانتقالية تشمل سلسلتي “اللانثانيدات” و “الأكتينيدات” (وتسمى أيضًا “المعادن الأرضية النادرة”) وتتضمن صفين من العناصر في الغالب أسفل بقية الجدول بدءًا من الأكتينيوم واللانثانوم. تنتمي هذه العناصر إلى المجموعة 3 من الجدول الدوري.

2. 2 افهم أن الفلزات الانتقالية لا تحتوي “عادة” على إلكترونات تكافؤ. يتطلب فهم سبب عدم تطبيق قاعدة بقية الجدول الدوري على المعادن الانتقالية شرحًا بسيطًا لسلوك الإلكترونات في الذرات. انظر أدناه للحصول على قراءة سريعة أو تخطي هذه الخطوة للوصول إلى الإجابات مباشرة. X مصدر البحث

   • عند إضافتها إلى ذرة، يتم تصنيف الإلكترونات إلى “مدارات” مختلفة – مناطق مختلفة حول النواة يمكن أن يتواجد فيها الإلكترون – وبشكل عام، فإن إلكترونات التكافؤ هي الإلكترونات الموجودة في الغلاف الخارجي، وبعبارة أخرى، تمت إضافة الإلكترونات الأخيرة .
   • تميل الإلكترونات الأولى إلى التصرف كإلكترونات تكافؤ عادية عند إضافتها إلى الغلاف d للمعدن الانتقالي (المزيد حول هذا أدناه) لأسباب يصعب شرحها هنا، ولكنها تتوقف وتتصرف الإلكترونات في المدارات الأخرى أحيانًا مثل إلكترونات التكافؤ في حين أن. هذا يعني أن الذرة قد تحتوي على العديد من إلكترونات التكافؤ اعتمادًا على كيفية استغلالها.
   • انظر الرابط التالي موقع كلية كلاكاماس للحصول على شرح أكثر تفصيلاً. X مصدر البحث

3. 3 تحديد عدد إلكترونات التكافؤ بناءً على رقم المجموعة. مرة أخرى، يمكن أن يخبرك رقم المجموعة الخاص بالعنصر الذي تنظر إليه بما يعادله. لكن هذا ليس نمطًا يمكنك اتباعه باستخدام المعادن الانتقالية. غالبًا ما يتوافق رقم المجموعة مع مجموعة من الأرقام المحتملة لإلكترونات التكافؤ على النحو التالي X Research Source

   • المجموعة 3 3 إلكترونات التكافؤ
   • المجموعة 4 2 إلى 4 إلكترونات التكافؤ
   • المجموعة 5 2 إلى 5 إلكترونات التكافؤ
   • المجموعة 6 2 إلى 6 إلكترونات التكافؤ
   • المجموعة 7 من 2 إلى 7 إلكترونات التكافؤ
   • المجموعة 8 2 أو 3 إلكترونات تكافؤ
   • المجموعة 9 2 أو 3 إلكترونات تكافؤ
   • المجموعة 10 2 أو 3 إلكترونات تكافؤ
   • المجموعة 11 1 أو 2 إلكترونات التكافؤ
   • المجموعة 12 2 إلكترونات التكافؤ
   • يمكننا أن نقول أن هناك ما بين 2 و 5 إلكترونات تكافؤ اعتمادًا على الحالة، في المثال المعطى لدينا، لأن التنتالوم موجود في المجموعة 5.

إيجاد إلكترونات التكافؤ باستخدام الكهربية

1. 1 تعرف على كيفية قراءة التوزيع الإلكتروني. هناك طريقة أخرى للعثور على تكافؤ عنصر ما باستخدام ما يسمى الكهربية. قد يبدو الأمر معقدًا للوهلة الأولى، لكنه مجرد طريقة لتمثيل مدارات الإلكترونات في ذرة بأحرف وأرقام، وهو أمر سهل عندما تعرف ما هو أمامك.

   • لنلق نظرة على توزيع الصوديوم (Na) كمثال 1s22s22p63s1
   • لاحظ أن هذا التوزيع الإلكتروني هو مجرد سطر متكرر يسير على النحو التالي (رقم) (حرف) (رقم أسي) ((رقم) (حرف) (رقم أسي) (…
   • …وهلم جرا. المجموعة الأولى (الرقم) (الحرف) هو اسم مدار الإلكترون و (الرقم الأسي) هو عدد الإلكترونات في ذلك المدار، هذا كل شيء!
   • لذلك سوف نقول في مثالنا أن الصوديوم يحتوي على إلكترونين في مدار 1s بالإضافة إلى إلكترونين في مدار 2s بالإضافة إلى 6 إلكترونات في مدار 2p بالإضافة إلى إلكترون واحد في مدار 3s. هذا يشكل 11 إلكترونًا في المجموع ورقم عنصر الصوديوم هو 11، وهذا أمر منطقي.

2. 2 ابحث عن التوزيع الإلكتروني للعنصر الذي تبحث عنه. يعد العثور على إلكترونات التكافؤ لعنصر أمرًا بسيطًا عندما تعرف تكوين الإلكترون الخاص به (باستثناء المعادن الانتقالية بالطبع). يمكنك تجاوز هذا والانتقال إلى الخطوة التالية إذا كان لديك توزيع إلكتروني من البداية. انظر أدناه إذا كان عليك أن تجده بنفسك

   • هنا التوزيع الإلكتروني الكامل لـ ununoctium (Uuo) وهو العنصر 118 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d107p6
   • كل ما عليك فعله الآن بعد أن عرفت هذا للعثور على التوزيع الإلكتروني لذرة أخرى هو ملء هذا النمط من البداية حتى تختفي الإلكترونات. إنه أسهل مما يبدو. سنفعل ما يلي إذا أردنا رسم بياني لمدارات الكلور (Cl)، على سبيل المثال، وهو العنصر السابع عشر (17) ويحتوي على 17 إلكترونًا. 1s22s22p63s23p5
   • لاحظ أن عدد الإلكترونات يصل إلى 17 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. تحتاج فقط إلى تغيير الرقم في المدار الأخير والباقي يبقى كما هو لأن المدارات قبل المدار الأخير ممتلئة.
   • انظر أيضا لمزيد من التفاصيل حول التوزيع الإلكتروني.

3. 3 قدِّر وجود الإلكترونات في المدارات باستخدام قاعدة الثمانيات. عند إضافتها إلى ذرة، تتخذ الإلكترونات مواقعها في مدارات مختلفة بالترتيب المذكور أعلاه. يستقر الأولان في مدار 1s ويستقر الاثنان التاليان في مدار 2s، ثم تستقر 6 إلكترونات في مدار 2p، وهكذا. نقول أن المدارات تشكل “مدارات مدارية” حول النواة، حيث تتباعد المدارات أكثر نحو الخارج عند التعامل مع ذرات خارج المعادن الانتقالية. يمكن أن يحتوي كل مدار على 8 إلكترونات (ما لم نتعامل مع معادن انتقالية) باستثناء الأول، الذي يحتوي على إلكترونين فقط. وهذا ما يسمى بقاعدة الثمانية.

   • لنفترض أن لدينا عنصر البورون (ب)، على سبيل المثال. نعلم أن لها خمسة إلكترونات لأن عددها الذري خمسة وأن توزيعها الإلكتروني سيبدو كما يلي 1s22s22p1. نحن نعلم أن البورون له مداريان، لأن المدار الأول سيحمل إلكترونين فقط أحدهما به إلكترون مداري 1 ثانية والآخر به ثلاثة إلكترونات من المدارات 2s و 2 p.
   • عنصر مثل الكلور، كمثال آخر، سيكون له ثلاثة مدارات أحدهما به إلكترون 1 ثانية، والثاني به إلكترون 2 ثانية و 6 إلكترونات 2 بكسل، والمدار الأخير به إلكترونات 3s و 5 p 3.

4. 4 أوجد عدد الإلكترونات في المدار الأبعد. أصبح العثور على عدد إلكترونات التكافؤ أمرًا سهلاً الآن بعد أن عرفت إلكترونات العنصر ما عليك سوى استخدام عدد الإلكترونات في الغلاف الخارجي، إذا كان الغلاف الخارجي ممتلئًا (بمعنى آخر إذا كان به ثمانية إلكترونات، أو اثنان في الحالة) من المدار الأول) سيكون العنصر خاملًا ولن يتفاعل مع العناصر الأخرى بسهولة، لكننا نذكرك أن الأشياء لا تتبع هذه القواعد الخاصة بالمعادن الانتقالية.

   • يمكننا القول أن البورون ثلاثي التكافؤ على سبيل المثال إذا كنا نعمل عليه لأن هناك ثلاثة إلكترونات في المدار الثاني.

5. 5 استخدم صفوف الجدول كاختصارات لمدارات الإلكترون. تسمى الصفوف الأفقية في الجدول الدوري بالعناصر “الدورية”. تتوافق كل فترة مع عدد مدارات الإلكترون التي بدأتها ذرات تلك الفترة في أعلى الجدول. يمكنك استخدامه كطريقة مختصرة لتحديد تكافؤ عنصر، بدءًا من الجانب الأيسر من الفترة عند حساب عدد الإلكترونات فقط. مرة أخرى، سترغب في تجاهل المعادن الانتقالية عند استخدام هذه الطريقة.

   • على سبيل المثال، نعلم أن السيلينيوم له 4 مدارات لأنه يقع في الفترة الرابعة. نعلم أن هناك 6 إلكترونات في المدار الرابع الخارجي لأنه العنصر السادس من اليسار في الفترة الرابعة (تجاهل المعادن الانتقالية) وبالتالي فإن السيلينيوم سداسي التكافؤ.

أفكار مفيدة

• لاحظ أنه يمكن كتابة التوزيع الإلكتروني بطريقة مختزلة إلى حد ما باستخدام الغازات النبيلة (العناصر الموجودة في المجموعة 18) للإشارة إلى المدارات في بداية التوزيع. على سبيل المثال، يمكن كتابة التوزيع الإلكتروني للصوديوم على النحو التالي [Ne]3s1 يشبه النيون بشكل أساسي ولكنه يحمل إلكترونًا إضافيًا في مدار 3s.
• قد تكون هناك مدارات فرعية ليست كاملة تمامًا في المعادن الانتقالية. يتضمن تحديد التكافؤ في المعادن الانتقالية مبادئ نظرية الكم وهو خارج نطاق هذه المقالة.
• لاحظ أن الجداول الدورية تختلف من دولة إلى أخرى، لذا تأكد من أنك تستخدم الجدول الصحيح لتجنب الالتباس من فضلك.
• تأكد من أنك تعرف متى تضيف إلى المدار الأخير أو تطرح منه للعثور على التكافؤ.

الأشياء التي سوف تحتاجها

• الجدول الدوري للعناصر

• قلم

• ورق