Atomy pragną stracić lub zyskać elektron, aby zachować stabilność. Po zyskaniu lub utracie pewnej ilości elektronów, mają ładunek związany z nimi, ponieważ ich liczba elektronów i protonów już się nie równoważy. Ale co decyduje o tym, co dzieje się z elektronami atomu? Wszystko ma związek z liczbą elektronów w powłoce walencyjnej atomu.
Ile elektronów ma atom?
Aby dowiedzieć się, ile elektronów ma atom, wystarczy spojrzeć na liczbę atomową. Liczba elektrony = liczba atomowa. Na przykład chlor ma liczbę atomową 17. Oznacza to, że ma 17 elektronów.
To, czy chlor straci lub zyska elektrony, zależy od tego, jak te 17 elektronów jest skonfigurowanych wokół jądra.
Konfiguracja elektronów
Utrata lub zysk elektronów ma miejsce w celu uczynienia atomu bardziej stabilnym. Gdy tylko nastąpi ten proces, nie nazywa się go już atomem, ale an jon.
Możesz pomyśleć o uporządkowaniu elektronów w pierścienie wokół jądra atomu. Pierwszy pierścień musi zawierać dwa elektrony, aby był pełny. Następny musi zawierać osiem. Ogólnie rzecz biorąc, gdy powłoka walencyjna jest pełna, atom jest szczęśliwy. Nie chce ani zyskać, ani stracić elektronu.
Co to jest powłoka walencyjna atomu?
powłoka walencyjna jest najbardziej zewnętrzną powłoką elektronów otaczającą atom. Liczba elektronów w tej powłoce jest ważna dla określenia, jak atom zareaguje i jaki może stać się ładunek jonu.
Wiele pierwiastków, o których myślisz najczęściej na zajęciach z biologii i chemii, potrzebuje ośmiu elektronów w powłoce walencyjnej, aby były stabilne. Nazywa się to reguła oktetu.
Powiedzmy, że wiesz, że jakiś atom ma 10 elektronów (możesz dowiedzieć się, który to pierwiastek?). Ile byłoby w powłoce walencyjnej? Najpierw zabierasz dwa z 10, ponieważ pierwszy pierścień ma 2 wybory. To pozostawia osiem elektronów. Oznacza to, że w powłoce walencyjnej jest osiem elektronów, a powłoka walencyjna jest pełna.
Jeśli powłoka walencyjna jest pełna, nic się nie stanie. Atom się nie jonizuje. W rezultacie na atomie nie będzie ładunku.
W tym przykładzie masz neon (zorientowałeś się, że to neon?). Neon ma pełną powłokę walencyjną, a zatem nie ma ładunku. Więc co się dzieje, gdy powłoka walencyjna nie jest pełna?
Stając się jonem
Atomy chcą mieć pełną powłokę walencyjną i chcą to zrobić tak łatwo, jak to tylko możliwe.
Na przykład spójrz ponownie na chlor. Ma 17 elektronów. Ile jest w wartościowości? Pierwsze dwa poziomy będą pełne 10 elektronów. Oznacza to, że w powłoce walencyjnej pozostało siedem elektronów. Oznacza to, że chlor chce uzyskać elektron, aby uzyskać kompletną powłokę walencyjną. Co dzieje się z ładunkiem po uzyskaniu jednego elektronu?
Po pierwsze, elektrony i protony są zrównoważone. Chlor ma 17 elektronów (ładunek -17) i 17 protonów (ładunek +17), więc całkowity ładunek wynosi zero. Jednak gdy chlor otrzyma elektron, suma wynosi po prostu -1, ponieważ jest teraz 18 elektronów i nadal 17 protonów. W rezultacie chlor jest jonem naładowanym ujemnie. Jest zapisany jako: Cl-.
Jony naładowane ujemnie nazywane są aniony. A co z dodatnio naładowanymi jonami? Nazywają się kationy. Spójrz na ten przykład tworzenia kationu:
Magnez to liczba atomowa 12. Oznacza to, że ma 12 elektronów i 12 protonów. Teraz, jak są skonfigurowane elekcje i ile elektronów znajduje się w powłoce walencyjnej?
Dwie pierwsze muszle są pełne, pierwsza z dwoma elektronami, a druga z ośmioma. Pozostały tylko dwa elektrony w powłoce walencyjnej. Teraz atomy mogą zyskać sześć elektronów, aby osiągnąć osiem dla pełnej powłoki, lub stracić dwa, aby uzyskać pełną powłokę. Drugi sposób jest znacznie łatwiejszy. W rezultacie magnez traci dwa elektrony.
Po utracie dwóch elektronów ładunek na atomie wynosi +2, ponieważ jest teraz 10 elektronów (-10) i 12 protonów (+12). Jest zapisany jako: Mg2+.
Ładunek jonowy i układ okresowy
Istnieje tendencja do tworzenia jonów w układzie okresowym. Grupy 1, 2, 13 i 14 mają tendencję do naładowania dodatniego. Oznacza to, że woleliby stracić trochę elektronów, aby dostać się do pełnej powłoki walencyjnej.
Grupy 15, 16 i 17 mają zwykle ładunek ujemny, ponieważ wolą raczej uzyskać elektrony, aby dostać się do kompletnej powłoki walencyjnej.
Wreszcie w grupie 18 są gazy szlachetne. Te elementy mają już pełną powłokę walencyjną. Z tego powodu jest mało prawdopodobne, aby utraciły lub zyskały elektron i są niezwykle stabilne.