რა არის ვალენტური ელექტრონები და როგორ უკავშირდება ისინი ატომების შემაკავშირებელ ქცევას?

ყველა ატომი შედგება დადებითად დამუხტული ბირთვისგან, რომელიც გარშემორტყმულია უარყოფითად დამუხტული ელექტრონებით. ყველაზე შორეულ ელექტრონებს - ვალენტურ ელექტრონებს - შეუძლიათ ურთიერთქმედება სხვა ატომებთან და დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორ ელექტრონები ურთიერთქმედებენ სხვა ატომებთან, იქმნება იონური ან კოვალენტური ბმა და ატომები ერწყმიან ერთმანეთს და ქმნიან მოლეკულა.

ყველა ელემენტს გარშემორტყმულია გარკვეული რაოდენობის ელექტრონები, რომლებიც ავსებენ ელექტრონულ ორბიტალებს. თითოეული ორბიტალური სტაბილურობისთვის საჭიროა ორი ელექტრონი, ხოლო ორბიტალები ორგანიზებულია გარსებად, ყოველი თანმიმდევრული გარსი უფრო მაღალი ენერგეტიკული დონისაა, ვიდრე წინა. ყველაზე დაბალი გარსი შეიცავს მხოლოდ ერთ ელექტრონულ ორბიტალს, 1S- ს და, ამრიგად, სტაბილურობისთვის საჭიროა მხოლოდ ორი ელექტრონი. მეორე გარსი (და ყველა ის, რაც მას მოჰყვება) შეიცავს ოთხ ორბიტალს - 2S, 2Px, 2Py და 2Pz (თითო ღერძი თითო ღერძი: x, y, z) - და სტაბილურობისთვის საჭიროა რვა ელექტრონი.

ელემენტების პერიოდული ცხრილის მწკრივების ქვემოთ, 4 ელემენტის ახალი ორბიტალიდან ახალი გარსი, იგივე დაყენებით, როგორც მეორე გარსი, თითოეული ელემენტის გარშემო არსებობს. მაგალითად, პირველ რიგში წყალბადს აქვს მხოლოდ პირველი გარსი ერთი ორბიტალით (1S), ხოლო მესამე რიგის ქლორი აქვს პირველი გარსი (1S ორბიტალი), მეორე გარსი (2S, 2Px, 2Py, 2Pz ორბიტალები) და მესამე გარსი (3S, 3Px, 3Py, 3Px ორბიტალები).

შენიშვნა: თითოეული S და P ორბიტალის წინა რიცხვი წარმოადგენს იმ გარსის მითითებას, რომელშიც მდებარეობს ეს ორბიტალი და არა რაოდენობის.

ნებისმიერი მოცემული ელემენტის გარე გარსის ელექტრონები მისი ვალენტური ელექტრონებია. მას შემდეგ, რაც ყველა ელემენტს სურს ჰქონდეს სრული გარსი (რვა ელექტრონი), ეს ის ელექტრონებია სურს ან გაზიაროს სხვა ელემენტებთან მოლეკულების შესაქმნელად ან მთლიანად დათმოს, რომ გახდეს იონი როდესაც ელემენტებს ელექტრონები აქვთ, ძლიერი კოვალენტური კავშირი წარმოიქმნება. როდესაც ელემენტი აძლევს გარე ელექტრონს, მას შედეგად მოჰყვება საპირისპიროდ დამუხტული იონები, რომლებიც ერთმანეთთან იკავებს სუსტი იონური ბმით.

ყველა ელემენტი იწყება დაბალანსებული მუხტით. ანუ დადებითად დამუხტული პროტონის რაოდენობა უდრის უარყოფითად დამუხტული ელექტრონის რაოდენობას, რის შედეგადაც ხდება საერთო ნეიტრალური მუხტი. ამასთან, ზოგჯერ ელემენტი, რომელსაც მხოლოდ ერთი ელექტრონი აქვს ელექტრონულ გარსში, მისცემს ამ ელექტრონს სხვა ელემენტს, რომელსაც გარსის დასრულებისთვის მხოლოდ ერთი ელექტრონი სჭირდება.

როდესაც ეს მოხდება, ორიგინალი ელემენტი ეშვება სრულ გარსზე და მეორე ელექტრონი ასრულებს მის ზედა გარსს; ორივე ელემენტი ახლა სტაბილურია. ამასთან, რადგან თითოეულ ელემენტში ელექტრონების და პროტონების რაოდენობა აღარ არის ტოლი, ეს ელემენტია მიიღო ელექტრონს ახლა აქვს წმინდა უარყოფითი მუხტი და ელემენტს, რომელმაც ელექტრონს დათმო, აქვს წმინდა პოზიტივი მუხტი. დაპირისპირებული მუხტები იწვევს ელექტროსტატიკური მოზიდვას, რომელიც იონებს მჭიდროდ კრისტალურ წარმონაქმნში გადაჰყავს. ამას უწოდებენ იონურ კავშირს.

ამის მაგალითია, როდესაც ნატრიუმის ატომი აძლევს თავის მხოლოდ 3S ელექტრონს ქლორის ატომის ბოლო გარსის შესავსებად, რომელსაც სტაბილურობის მისაღებად მხოლოდ ერთი ელექტრონი სჭირდება. ეს ქმნის Na- და Cl + იონებს, რომლებიც ერთმანეთთან კავშირშია NaCl, ან საერთო სუფრის მარილის წარმოქმნით.

ელექტრონების გაცემის ან მიღების ნაცვლად, ორმა ან მეტმა ატომმა შეიძლება გაანაწილოს ელექტრონული წყვილი, რომ შეავსონ მათი გარე გარსი. ეს ქმნის კოვალენტურ კავშირს და ატომები ერთმანეთთან არის შერწყმული მოლეკულაში.

ამის მაგალითია, როდესაც ჟანგბადის ორი ატომი (ექვსი ვალენტური ელექტრონი) შეხვდება ნახშირბადს (ოთხი ვალენტური ელექტრონი). იმის გამო, რომ თითოეულ ატომს სურს ჰქონდეს რვა ელექტრონი მის გარსში, ნახშირბადის ატომი თავის ვალენტურ ელექტრონებს ორს უზიარებს თითოეული ჟანგბადის ატომი, რომელიც ავსებს მათ გარსებს, ხოლო ჟანგბადის თითოეული ატომი ანაწილებს ორ ელექტრონს ნახშირბადის ატომთან, ჭურვი. შედეგად მოლეკულა არის ნახშირორჟანგი, ან CO2.