У атомов есть желание потерять или получить электрон, чтобы оставаться стабильными. Как только они приобрели или потеряли несколько электронов, у них появляется связанный с ними заряд, поскольку их количество электронов и протонов больше не уравновешивается. Но что определяет, что происходит с электронами в атоме? Все связано с количеством электронов в валентной оболочке атома.
Сколько электронов у атома?
Чтобы узнать, сколько электронов имеет атом, достаточно посмотреть атомный номер. Количество электроны = атомный номер. Например, хлор имеет атомный номер 17. Это означает, что у него 17 электронов.
Будет ли хлор терять или приобретать электроны, зависит от того, как эти 17 электронов расположены вокруг ядра.
Электронная конфигурация
Потеря или усиление электронов происходит для того, чтобы сделать атом более стабильным. Как только этот процесс происходит, он уже не атом, а ион.
Вы можете представить себе электроны, упорядоченные в кольца вокруг ядра атома. Первое кольцо должно содержать два электрона, чтобы быть заполненным. Следующее должно содержать восемь. В общем, когда валентная оболочка заполнена, атом счастлив. Он не хочет ни получить, ни потерять электрон.
Что такое валентная оболочка атома?
В валентной оболочки это внешняя оболочка электронов, окружающая атом. Количество электронов в этой оболочке важно для определения того, как атом отреагирует и каким зарядом может стать ион.
Многие из элементов, о которых вы чаще всего думаете на уроках биологии и химии, для стабильности нуждаются в восьми электронах в валентной оболочке. Это называется Правило октета.
Допустим, вы знаете, что у какого-то атома 10 электронов (можете ли вы определить, какой это элемент?). Сколько было бы в валентной оболочке? Сначала вы убираете два из 10, так как в первом кольце есть 2 выбора. Остается восемь электронов. Это означает, что в валентной оболочке восемь электронов и что валентная оболочка заполнена.
Если валентная оболочка заполнена, ничего не произойдет. Атом не ионизируется. В результате на атоме не будет заряда.
В этом примере у вас неон (вы догадались, что это неон?). Неон имеет полную валентную оболочку и поэтому не имеет заряда. Так что же происходит, когда валентная оболочка не заполнена?
Стать Ионом
Атомы хотят иметь полную валентную оболочку, и они хотят сделать это как можно проще.
Например, снова взгляните на хлор. В нем 17 электронов. Сколько в вэйлансе? Первые два уровня будут заполнены 10 электронами. Это означает, что в валентной оболочке осталось семь электронов. Это означает, что хлор хочет получить электрон, чтобы иметь полную валентную оболочку. Что происходит с зарядом, когда он получает один электрон?
Начнем с того, что электроны и протоны уравновешены. Хлор имеет 17 электронов (заряд -17) и 17 протонов (заряд +17), поэтому общий заряд равен нулю. Однако, как только хлор получает электрон, общее количество становится равным -1, так как теперь имеется 18 электронов и 17 протонов. В результате хлор - это отрицательно заряженный ион. Он записывается как: Cl-.
Отрицательно заряженные ионы называются анионы. А как насчет положительно заряженных ионов? Они называются катионы. Взгляните на этот пример того, как образуется катион:
Магний имеет атомный номер 12. Это означает, что у него 12 электронов и 12 протонов. Теперь, как настроены выборы, и сколько электронов находится в валентной оболочке?
Первые две оболочки заполнены, первая - двумя электронами, а вторая - восемью. Все, что осталось, - это два электрона в валентной оболочке. Теперь атомы могут получить шесть электронов, чтобы добраться до восьми для полной оболочки, или они могут потерять два, чтобы добраться до полной оболочки. Второй способ намного проще. В результате магний теряет два электрона.
После потери двух электронов заряд атома становится +2, поскольку теперь имеется 10 электронов (-10) и 12 протонов (+12). Он записывается как: Mg2+.
Ионный заряд и периодическая таблица
В периодической таблице есть тенденция к образованию ионов. Группы 1, 2, 13 и 14 имеют тенденцию становиться положительно заряженными. Это означает, что они предпочли бы потерять часть электронов, чтобы добраться до полной валентной оболочки.
Группы 15, 16 и 17, как правило, имеют отрицательный заряд, потому что они предпочитают получать электроны, чтобы добраться до полной валентной оболочки.
Наконец, в группу 18 входят благородные газы. Эти элементы уже имеют полную валентную оболочку. По этой причине они вряд ли потеряют или приобретут электрон и чрезвычайно стабильны.