Atomer har en önskan att förlora eller få en elektron för att vara stabila. När de antingen har vunnit eller förlorat några elektroner har de laddning associerade med dem eftersom deras elektron- och protonnummer inte längre balanserar. Men vad avgör vad som händer med elektronerna som en atom har? Allt har att göra med antalet elektroner i en atoms valensskal.
Hur många elektroner har en atom?
För att hitta hur många elektroner en atom har, tittar du bara på atomnumret. Antalet elektroner = atomnummer. Klor har till exempel ett atomnummer på 17. Det betyder att den har 17 elektroner.
Huruvida klor kommer att förlora eller få elektroner beror på hur dessa 17 elektroner är konfigurerade runt kärnan.
Elektronkonfiguration
Förlust eller förstärkning av elektroner sker för att göra en atom mer stabil. Så snart denna process inträffar kallas den inte längre en atom utan en Jon.
Du kan tänka på att elektroner ordnas i ringar runt en atoms kärna. Den första ringen måste innehålla två elektroner för att vara fulla. Nästa måste innehålla åtta. I allmänhet, när valensskalet är fullt, är atomen lycklig. Den vill varken vinna eller förlora en elektron.
Vad är valensskal av en atom?
De valensskalet är det yttersta skalet av elektroner som omger en atom. Antalet elektroner i detta skal är viktigt för att bestämma hur atomen kommer att reagera och vad jonens laddning kan bli.
Många av de element du tänker på oftast i biologi och kemiklass behöver åtta elektroner i sitt valensskal för att vara stabila. Detta kallas oktettregel.
Anta att du vet att någon atom har 10 elektroner (kan du räkna ut vilket element detta är?). Hur många skulle vara i valensskalet? Först tar du bort två från 10 eftersom den första ringen har två val. Detta lämnar åtta elektroner. Det betyder att i valensskalet finns åtta elektroner och att valensskalet är fullt.
Om valensskalet är fullt kommer inget att hända. Atomen kommer inte att jonisera. Som ett resultat blir det ingen laddning på atomen.
I det här exemplet har du neon (visste du att det var neon?). Neon har ett helt valensskal och har således ingen laddning. Så vad händer när valensskalet inte är fullt?
Att bli en jon
Atomer vill ha ett helt valensskal och de vill göra det så enkelt som möjligt.
Ta till exempel en titt på klor igen. Den har 17 elektroner. Hur många är det i valensen? De två första nivåerna kommer att vara fulla med 10 elektroner. Det betyder att det finns sju elektroner kvar i valensskalet. Det betyder att klor vill få en elektron för att ha ett komplett valensskal. Vad händer med laddningen när den väl fått den ena elektronen?
Till att börja med är elektronerna och protonerna balanserade. Klor har 17 elektroner (en laddning av -17) och 17 protoner (en laddning av +17), så den totala laddningen är noll. När klorn en gång har fått en elektron blir dock summan bara -1 eftersom det nu finns 18 elektroner och fortfarande 17 protoner. Som ett resultat är klor en negativ laddad jon. Det är skrivet som: Cl-.
Negativt laddade joner kallas anjoner. Vad sägs om positivt laddade joner? De kallas katjoner. Ta en titt på detta exempel på hur en katjon bildas:
Magnesium är atomnummer 12. Det betyder att den har 12 elektroner och 12 protoner. Hur är valet nu konfigurerat och hur många elektroner finns i valensskalet?
De första två skalen är fulla, den första med två elektroner och den andra med åtta. Allt som finns kvar är två elektroner i valensskalet. Nu kan atomerna få sex elektroner för att göra det till åtta för ett fullt skal, eller det kan förlora två för att göra det till ett fullt skal. Det andra sättet är mycket lättare. Som ett resultat förlorar magnesium två elektroner.
Efter att ha förlorat två elektroner blir laddningen på atomen +2 eftersom det nu finns 10 elektroner (-10) och 12 protoner (+12). Det är skrivet som: Mg2+.
Ion Charge och det periodiska systemet
Det finns en tendens till jonbildning i det periodiska systemet. Grupp 1, 2, 13 och 14 tenderar att bli positivt laddade. Detta innebär att de hellre tappar några elektroner för att komma till ett komplett valensskal.
Grupp 15, 16 och 17 tenderar att ha en negativ laddning eftersom de hellre skulle få elektroner för att komma till ett komplett valensskal.
Slutligen, i grupp 18, är ädelgaserna. Dessa element har redan ett komplett valensskal. Av den anledningen är det osannolikt att de tappar eller får en elektron och de är extremt stabila.