מהם אלקטרוני ערכיות וכיצד הם קשורים להתנהגות המליטה של ​​אטומים?

כל האטומים מורכבים מגרעין טעון חיובי המוקף באלקטרונים טעונים שלילית. האלקטרונים החיצוניים ביותר - אלקטרוני הערכיות - מסוגלים לתקשר עם אטומים אחרים, ובהתאם לאופן שבו אלקטרונים מתקשרים עם האטומים האחרים, נוצר קשר יוני או קוולנטי, והאטומים מתמזגים יחד ליצירת מולקולה.

כל אלמנט מוקף במספר מסוים של אלקטרונים המאכלסים מסלולי אלקטרונים. כל אורביטליות דורשת ששני אלקטרונים יהיו יציבים, והמסלולים מאורגנים בקליפות, כאשר כל קליפה עוקבת היא ברמת אנרגיה גבוהה מזו הקודמת. הקליפה הנמוכה ביותר מכילה מסלול אלקטרונים אחד בלבד, 1S, ולפיכך דורשת רק שני אלקטרונים להיות יציבים. הקליפה השנייה (וכל הבאים) מכילה ארבעה אורביטלים - 2S, 2Px, 2Py ו- ​​2Pz (P אחד לכל ציר: x, y, z) - ומחייבת שמונה אלקטרונים כדי להיות יציבים.

יורד בשורות הטבלה המחזורית של האלמנטים, מעטפת חדשה של 4 מסלולי אלקטרונים, עם אותה התקנה כמו הקליפה השנייה, קיימת סביב כל אלמנט. לדוגמא, למימן בשורה הראשונה יש רק את הקליפה הראשונה עם מסלול אחד (1S) ואילו כלור בשורה השלישית כולל הקליפה הראשונה (מסלול 1S), הקליפה השנייה (2S, 2Px, 2Py, 2Pz מסלולים) וקליפה שלישית (3S, 3Px, 3Py, 3Px אורביטלים).

הערה: המספר שמול כל מסלול S ו- P הוא אינדיקציה לקליפה בה שוכן מסלול זה, ולא לכמות.

האלקטרונים במעטפת החיצונית של כל יסוד מסוים הם אלקטרוני הערכיות שלו. מכיוון שכל האלמנטים רוצים לקבל מעטפת חיצונית מלאה (שמונה אלקטרונים), אלה הם האלקטרונים שזה מוכן לחלוק עם אלמנטים אחרים כדי ליצור מולקולות או לוותר לגמרי כדי להיות יוֹן. כאשר יסודות חולקים אלקטרונים נוצר קשר קוולנטי חזק. כאשר אלמנט נותן אלקטרון חיצוני, הוא מביא ליונים טעונים הפוכים המוחזקים על ידי קשר יוני חלש יותר.

כל האלמנטים מתחילים במטען מאוזן. כלומר, מספר הפרוטונים הטעונים באופן חיובי שווה למספר האלקטרונים הטעונים שלילית, וכתוצאה מכך מטען ניטרלי כולל. עם זאת, לפעמים אלמנט עם אלקטרון אחד בלבד בקליפת אלקטרונים יוותר על אותו אלקטרון לאלמנט אחר הזקוק רק לאלקטרון אחד כדי להשלים מעטפת.

כשזה קורה, היסוד המקורי צונח למעטפת מלאה והאלקטרון השני משלים את הקליפה העליונה שלו; שני האלמנטים יציבים כעת. עם זאת, מכיוון שמספר האלקטרונים והפרוטונים בכל יסוד אינו שווה עוד, היסוד ש שקיבל את האלקטרון יש עכשיו מטען שלילי נטו והאלמנט שוויתר על האלקטרון הוא בעל חיובי נטו לחייב. המטענים המנוגדים גורמים למשיכה אלקטרוסטטית שמושכת את היונים בחוזקה לכדי תצורת גביש. זה נקרא קשר יוני.

דוגמה לכך היא כאשר אטום נתרן מוותר על האלקטרון 3S היחיד שלו כדי למלא את הקליפה האחרונה של אטום כלור, אשר זקוק רק לאלקטרון אחד נוסף כדי להיות יציב. זה יוצר את היונים Na- ו- Cl +, אשר נקשרים יחד ליצירת NaCl, או מלח שולחן נפוץ.

במקום למסור או לקבל אלקטרונים, שני אטומים (או יותר) עשויים גם לחלוק זוגות אלקטרונים כדי למלא את הקליפות החיצוניות שלהם. זה יוצר קשר קוולנטי, והאטומים מתמזגים יחד למולקולה.

דוגמה לכך היא כאשר שני אטומי חמצן (שישה אלקטרוני ערכיות) נתקלים בפחמן (ארבעה אלקטרוני ערכיות). מכיוון שלכל אטום רוצים להיות שמונה אלקטרונים בקליפה החיצונית שלו, אטום הפחמן חולק איתם שניים מאלקטרוני הערכיות שלו כל אטום חמצן, משלים את הקליפות שלו, ואילו כל אטום חמצן חולק שני אלקטרונים עם אטום הפחמן כדי להשלים אותו צדף. המולקולה שנוצרת היא פחמן דו חמצני, או CO2.