Comment trouver les électrons de Valence : 12 étapes (avec photos)

2024 Auteur: Jason Gerald | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-16 19:27

En chimie, les électrons de valence sont les électrons situés dans la couche électronique la plus externe d'un élément. Savoir comment trouver le nombre d'électrons de valence dans un atome donné est une compétence importante pour les chimistes car cette information détermine les types de liaisons chimiques qui peuvent se former. Heureusement, tout ce dont vous avez besoin pour trouver les électrons de valence est le tableau périodique régulier des éléments.

Étape

Partie 1 sur 2: Trouver des électrons de Valence avec le tableau périodique

Métaux non de transition

Étape 1. Trouvez le tableau périodique des éléments

Ce tableau est un tableau à code couleur composé de nombreuses cases différentes contenant tous les éléments chimiques connus de l'homme. Le tableau périodique fournit une mine d'informations sur les éléments - nous utiliserons certaines de ces informations pour déterminer le nombre d'électrons de valence dans l'atome que nous étudions. Habituellement, vous pouvez trouver cette information sur la couverture d'un manuel de chimie. Il existe également de bonnes tables interactives disponibles en ligne ici.

Étape 2. Étiquetez chaque colonne du tableau périodique des éléments de 1 à 18

Habituellement, dans le tableau périodique, tous les éléments d'une colonne verticale ont le même nombre d'électrons de valence. Si votre tableau périodique n'a pas déjà de numéro dans chaque colonne, numérotez-le de 1 dans la colonne la plus à gauche à 18 dans la colonne la plus à droite. En termes scientifiques, ces colonnes sont appelées "grouper" élément.

Par exemple, si nous utilisons le tableau périodique où les groupes ne sont pas numérotés, nous écririons 1 au-dessus de l'hydrogène (H), 2 au-dessus du béryllium (Be), et ainsi de suite jusqu'à 18 au-dessus de l'hélium (He)

Étape 3. Trouvez votre élément dans le tableau

Maintenant, trouvez l'élément pour lequel vous voulez connaître les électrons de valence sur le tableau. Vous pouvez le faire en utilisant le symbole chimique (la lettre dans chaque case), le numéro atomique (le nombre en haut à gauche de chaque case) ou toute autre information disponible dans le tableau.

• A des fins de démonstration, trouvons les électrons de valence pour un élément très fréquemment utilisé: carbone (C).

  Cet élément a un numéro atomique de 6. Cet élément est situé au-dessus du groupe 14. Dans l'étape suivante, nous chercherons ses électrons de valence.

• Dans cette sous-section, nous ignorerons les métaux de transition, qui sont des éléments dans des blocs carrés des groupes 3 à 12. Ces éléments diffèrent légèrement des autres, donc les étapes de cette sous-section ne s'appliquent pas à cet élément. Découvrez comment procéder dans la sous-section ci-dessous.

Étape 4. Utilisez les numéros de groupe pour déterminer le nombre d'électrons de valence

Le numéro de groupe d'un métal sans transition peut être utilisé pour trouver le nombre d'électrons de valence dans l'atome de l'élément. Unité lieu du groupe numéro est le nombre d'électrons de valence dans l'atome de l'élément. En d'autres termes:

• Groupe 1: 1 électrons de valence
• Groupe 2: 2 électrons de valence
• Groupe 13: 3 électrons de valence
• Groupe 14: 4 électrons de valence
• Groupe 15: 5 électrons de valence
• Groupe: 6 électrons de valence
• Groupe: 7 électrons de valence
• Groupe: 8 électrons de valence (sauf pour l'hélium, qui a 2 électrons de valence)

• Dans notre exemple, puisque le carbone est dans le groupe 14, on peut dire qu'un atome de carbone a quatre électrons de valence.

  Métal de transition

  

  Étape 1. Trouvez les éléments des groupes 3 à 12

  Comme indiqué ci-dessus, les éléments des groupes 3 à 12 sont appelés métaux de transition et se comportent différemment des autres éléments en termes d'électrons de valence. Dans cette section, nous expliquerons la différence, dans une certaine mesure, il n'est souvent pas possible d'attribuer des électrons de valence à ces atomes.

  • À des fins de démonstration, prenons le tantale (Ta), élément 73. Dans les prochaines étapes, nous chercherons ses électrons de valence (ou, au moins, essayons).
  • Notez que les métaux de transition comprennent la série des lanthanides et des actinides (également appelés métaux des terres rares) - deux rangées d'éléments généralement situés au bas du reste du tableau, en commençant par le lanthane et l'actinium. Tous ces éléments comprennent groupe 3 dans le tableau périodique.

  

  Étape 2. Comprenez que les métaux de transition n'ont pas d'électrons de valence traditionnels

  Comprendre que la raison pour laquelle les métaux de transition ne fonctionnent pas vraiment comme le reste du tableau périodique nécessite une petite explication du fonctionnement des électrons dans les atomes. Voir ci-dessous pour un aperçu rapide ou ignorez cette étape pour obtenir la réponse immédiatement.

  • Au fur et à mesure que des électrons sont ajoutés aux atomes, ces électrons sont triés en différentes orbitales - des régions essentiellement différentes autour de l'atome où les atomes sont assemblés. Habituellement, les électrons de valence sont les atomes de la couche la plus externe - en d'autres termes, les derniers atomes ajoutés.
  • Pour des raisons un peu compliquées à expliquer ici, lorsque des atomes sont ajoutés à la couche externe d d'un métal de transition (plus de détails ci-dessous), les premiers atomes à entrer dans la couche ont tendance à agir comme des électrons de valence ordinaires, mais après cela, électrons, il ne se comporte pas de cette façon, et les électrons d'autres couches orbitales agissent parfois même comme des électrons de valence. Cela signifie qu'un atome peut avoir plusieurs électrons de valence selon la façon dont il est manipulé.
  • Pour une explication plus détaillée, jetez un œil à la page des bons électrons de valence du Clackamas Community College.

  

  Étape 3. Déterminez le nombre d'électrons de valence en fonction de leur numéro de groupe

  Encore une fois, le numéro de groupe de l'élément que vous regardez peut vous dire combien d'électrons de valence il possède. Pour les métaux de transition, cependant, il n'y a pas de schéma que vous puissiez suivre - le numéro de groupe correspond généralement à un certain nombre d'électrons de valence possibles. Les chiffres sont:

  • Groupe 3: 3 électrons de valence
  • Groupe 4: 2 à 4 électrons de valence
  • Groupe 5: 2 à 5 électrons de valence
  • Groupe 6: 2 à 6 électrons de valence
  • Groupe 7: 2 à 7 électrons de valence
  • Groupe 8: 2 ou 3 électrons de valence
  • Groupe 9: 2 ou 3 électrons de valence
  • Groupe 10: 2 ou 3 électrons de valence
  • Groupe 11: 1 à 2 électrons de valence
  • Groupe 12: 2 électrons de valence
  • Dans notre exemple, puisque le tantale est dans le groupe 5, on peut dire que le tantale a entre deux et cinq électrons de valence, Dépendant de la situation.

  Partie 2 sur 2: Recherche d'électrons de valence par configuration électronique

  

  Étape 1. Apprenez à lire les configurations électroniques

  Une autre façon de trouver les électrons de valence d'un élément consiste à utiliser ce qu'on appelle la configuration électronique. La configuration électronique peut sembler compliquée, mais c'est juste une façon de représenter les orbitales électroniques dans un atome avec des lettres et des chiffres, et c'est facile si vous savez ce que vous faites.

  • Regardons un exemple de configuration pour l'élément sodium (Na):

    1s²2s²2p⁶3s¹

  • Notez que cette configuration électronique répète simplement un motif comme celui-ci:

    (nombre) (lettre)^{(numéro ci-dessus)}(nombre) (lettre)^{(numéro ci-dessus)}…

  • …etc. Modèle (nombre) (lettre) le premier est le nom de l'orbitale électronique et ^{(numéro ci-dessus)} est le nombre d'électrons dans cette orbitale - c'est tout !

  • Ainsi, pour notre exemple, nous disons que le sodium a 2 électrons dans 1 s. orbital ajoutée 2 électrons dans 2s. orbital ajoutée 6 électrons dans les orbitales 2p ajoutée 1 électron dans l'orbitale 3s.

    Le total est de 11 électrons - le sodium est l'élément numéro 11, donc cela a du sens.

  

  Étape 2. Trouvez la configuration électronique de l'élément que vous étudiez

  Une fois que vous connaissez la configuration électronique d'un élément, trouver le nombre d'électrons de valence est assez facile (sauf, bien sûr, pour les métaux de transition.) Si vous obtenez la configuration du problème, vous pouvez passer à l'étape suivante. Si vous devez le rechercher vous-même, jetez un œil ci-dessous:

  • Voici la configuration électronique complète de l'ununoctium (Uuo), élément numéro 118:

    1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5j¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d¹⁰7p⁶

  • Maintenant que vous avez la configuration, tout ce que vous avez à faire pour trouver la configuration électronique d'un autre atome est de remplir ce motif à partir de zéro jusqu'à ce que vous soyez à court d'électrons. C'est plus facile qu'il n'y paraît. Par exemple, si nous voulions créer un diagramme orbital pour le chlore (Cl), élément numéro 17, qui a 17 électrons, nous le ferions comme ceci:

    1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

  • Notez que le nombre d'électrons totalise 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Vous avez juste besoin de changer le montant dans l'orbitale finale - le reste est le même car les orbitales avant la dernière orbitale sont pleines.
  • Pour d'autres configurations d'électrons, voir aussi cet article.

  

  Étape 3. Ajoutez des électrons aux coquilles orbitales avec la règle d'octet

  Lorsque des électrons sont ajoutés à un atome, ils tombent dans diverses orbitales dans l'ordre indiqué ci-dessus - les deux premiers électrons vont dans l'orbitale 1s, les deux électrons suivants vont dans l'orbitale 2s, les six électrons suivants vont dans l'orbitale 2p, et bientôt. Lorsque nous travaillons avec des atomes en dehors des métaux de transition, nous disons que ces orbitales forment des couches orbitales autour de l'atome, chaque couche successive étant plus éloignée de la couche précédente. En plus de la première coque, qui ne peut contenir que deux électrons, chaque coque peut contenir huit électrons (en plus, encore une fois, lorsque l'on travaille avec des métaux de transition.) C'est ce qu'on appelle Règle de l'octet.

  • Par exemple, disons que nous regardons l'élément Bore (B). Puisque le numéro atomique est cinq, nous savons que l'élément a cinq électrons et sa configuration électronique ressemble à ceci: 1s²2s²2p¹. Puisque la première couche orbitale n'a que deux électrons, nous savons que le bore n'a que deux couches: une couche avec deux électrons 1s et une couche avec trois électrons des orbitales 2s et 2p.
  • Autre exemple, un élément tel que le chlore aurait trois couches orbitales: une avec des électrons 1s, une avec deux électrons 2s et six électrons 2p, et une avec deux électrons 3s et cinq électrons 3p.

  

  Étape 4. Trouvez le nombre d'électrons dans la couche externe

  Maintenant que vous connaissez la couche électronique de votre élément, trouver les électrons de valence est très simple: utilisez simplement le nombre d'électrons dans la couche externe. Si la coque la plus externe est pleine (en d'autres termes, si la coque la plus externe a huit électrons, ou pour la première coque elle en a deux), l'élément devient inerte et ne réagira pas facilement avec les autres éléments. Cependant, encore une fois, cette règle ne s'applique pas aux métaux de transition.

  Par exemple, si nous utilisons du bore, puisqu'il y a trois électrons dans la deuxième couche, nous pouvons dire que le bore a Trois électrons de valence.

  

  Étape 5. Utilisez les lignes du tableau comme moyen abrégé de trouver des coquilles orbitales

  Les lignes horizontales du tableau périodique sont appelées "période" élément. En commençant par le haut du tableau, chaque période correspond au nombre de couches d'électrons que l'atome a dans cette période. Vous pouvez l'utiliser comme moyen abrégé de déterminer le nombre d'électrons de valence d'un élément - commencez simplement sur le côté gauche de la période lors du comptage des électrons. Encore une fois, vous devez ignorer les métaux de transition pour cette méthode.

  • Par exemple, nous savons que l'élément sélénium a quatre coquilles orbitales car il est dans la quatrième période. Puisqu'il s'agit du sixième élément en partant de la gauche dans la quatrième période (en ignorant les métaux de transition), nous savons que sa quatrième couche externe a six électrons, et donc le sélénium a six électrons de valence.

  Des astuces

  • Notez que la configuration électronique peut être écrite de manière concise en utilisant les gaz rares (éléments du groupe 18) pour remplacer les orbitales au début de la configuration. Par exemple, la configuration électronique du sodium peut être écrite sous la forme [Ne]3s1 - en fait, la même que celle du néon, mais avec un électron supplémentaire dans l'orbitale 3s.
  • Les métaux de transition peuvent avoir des sous-couches de valence qui ne sont pas complètement remplies. Déterminer le nombre exact d'électrons de valence dans les métaux de transition implique des principes de théorie quantique qui ne sont pas couverts par cet article.
  • Notez que le tableau périodique diffère d'un pays à l'autre. Vérifiez donc si vous utilisez le bon tableau périodique pour éviter toute confusion.