Değerlik Elektron Sayısı Nasıl Bulunur
Değerlik elektronları, bir elementin en dış katmanında bulunan elektronlar olarak ifade edilir. Bir atomun değerlik elektronları sayısı kimyacılar için önemlidir, çünkü bu bilgi elementin oluşturabileceği kimyasal bağ türlerini ve dolayısıyla elementin reaktivitesini belirler. Bir elementin değerlik elektronlarının sayısını bulmak için gerekli olan tek şey elementlere ait standart bir periyodik tablodur.
Periyodik Tablo ile Değerlik Elektronu Bulma
Geçiş Metalleri Olmayanlar İçin Değerlik Elektronu Bulma:
1. Elementlerin periyodik tablosunu bulun. Bu tablo, günümüze kadar bilinen tüm kimyasal elementleri listeleyen birçok farklı kareden oluşan renk kodlu bir tablodur. Periyodik tablo elementler hakkında birçok bilgi içerir. Bu yazının konusu olan bir atomun değerlik elektronlarının sayısını belirlemek için de bu bilgilerin bir kısmı kullanacak.
2. Periyodik tablodaki her sütun 1’den 18’e kadar etiketlenmiştir ve bunlara grup denilir. Genel olarak periyodik tabloda, tek bir dikey sütundaki tüm elemanlar aynı sayıda değerlik elektronuna sahip olur.
Örnek: Grupların numaralandırılmadığı bir periyodik tablo ile çalışılsaydı, Hidrojen (H) 1. grup, Berilyum (Be) 2.grup ve Helyum (He) 18. Grup olacak şekilde aradaki gruplarda numaralandırılırdı.
3. Periyodik tabloda değerlik elektron sayısı istenen element bulunur. Bu elementin, kimyasal sembolü (her kutudaki harfler), atom numarası (her kutunun sol üst kısmındaki sayı) veya kullanabilecek diğer bilgiler periyodik tabloda yer almaktadır. Buradaki bilgilerle değerlik elektron sayısı bulunabilir.
Örnek olarak iyi bilinen bir element (karbon(C)) için değerlik elektronlar bulunur:
Bu elementin atom numarası 6’dır ve 14. grupta bulunur.
ÖNEMLİ NOT: Bir sonraki adımda, değerlik elektron sayısı bulunacaktır.
4. Değerlik elektronlarının sayısını belirlemek için grup numaraları kullanılır. Geçiş elementi olmayan bir metalin grup numarası, o elementin bir atomundaki değerlik elektronlarının sayısını bulmak için kullanılabilir. Grup numarası, bu elementlerin bir atomundaki değerlik elektronlarının sayısıdır.
- 1.Grup: 1 değerlik elektronu
- 2.Grup: 2 değerlik elektronu
- 13.Grup: 3 değerlik elektronu
- 14.Grup: 4 değerlik elektronu
- 15.Grup: 5 değerlik elektronu
- 16.Grup: 6 değerlik elektronu
- 17.Grup: 7 değerlik elektronu
- 18.Grup: 8 değerlik elektronu ( Helyum hariç, helyumun 2 değerlik elektronu vardır.)
3.adımdaki örnekte, karbonun grup numarasının 14 olduğunu öğrenildi, bu durumda bir karbon atomunun dört değerlik elektronu olduğu söylenilebilir.
Geçiş Metalleri İçin Değerlik Elektronları Bulma
1. 3. grup ile 12.grup arasındaki elementlere geçiş metalleri denir ve değerlik elektronları bulunacağı zaman diğer elementlere göre farklı bir hesaplama gerektirir. Bu bölümde belirli bir sıcaklık değerine kadar bu atomların değerlik elektronlarının nasıl bulunacağı açıklanacaktır.
Örnek olarak, Tantalyum (Ta) elementi seçildi. Bu elementin atom numarası 73’dür. Sonraki birkaç adımda, değerlik elektronları bulunmaya çalışılacaktır.
ÖNEMLİ NOT: Geçiş metallerinin lantanit ve aktinit serileri (nadir toprak elementleri), genellikle lantan ve aktinyum ile başlayan tablonun geri kalanının altına yerleştirilmiş iki sıra elemanı içerir. Bu elementlerin hepsi periyodik tablonun 3. grubuna aittir.
2. Geçiş metallerinde periyodik tablodaki diğer elementler gibi değerlik elektron sayısını hesabı yapılmıyor, bunun nedenini anlamak için elektronların atomlarda nasıl davrandığı bilinmelidir.
- Bir atomun elektron sayısı arttıkça, farklı orbitallerde yer alırlar. Genel olarak, değerlik elektronları en dış katmandaki elektronlardır ve elektronlar bu katmana eklenir .
- Bir geçiş metalinin en dıştaki katmanına elektronlar eklendiğinde (daha fazlası aşağıdadır), katmana giren ilk elektronlar normal değerlik elektronları gibi davranma eğilimi gösterir ancak bunu yapamazlar ve diğer katmanlarındaki elektronlar bazen bu elektronlar yerine değerlik elektronu görevi görürler. Bu durum, bir atomun nasıl etkilendiğine bağlı olarak birden fazla değerlik elektronuna sahip olabileceği anlamına gelir.
3. Grup numarasına göre değerlik elektronlarının sayısı belirlenebilir. Geçiş metalleri için bir kural yoktur, grup numarası genellikle değerlik elektronlarına karşılık gelir. Bunlar:
- 3.Grup: 3 değerlik elektronu
- 4.Grup: 2 veya 4 değerlik elektronu
- 5.Grup: 2 veya 5 değerlik elektronu
- 6.Grup: 2 veya 6 değerlik elektronu
- 7.Grup: 2 veya 7 değerlik elektronu
- 8.Grup: 2 veya 3 değerlik elektronu
- 9.Grup: 2 veya 3 değerlik elektronu
- 10.Grup: 2 veya 3 değerlik elektronu
- 11.Grup: 1 veya 2 değerlik elektronu
- 12.Grup: 2 değerlik elektronu
1.adımdaki örnekte tantalyum elementi 5.grubunda olduğu için duruma bağlı olarak 2 veya 5 değerlik elektronuna sahip olduğu söylenebilir.
Elektron Konfigrasyonu ile Değerlik Elektronlarını Bulma
1. Bir elementin değerlik elektronlarını bulmanın diğer bir yolu, elektron konfigürasyonudur. İlk bakışta karmaşık görünebilir, ancak bir atomdaki elektronların orbitallerini harf ve rakamlarla temsil etmenin bir yoludur ve neye bakılacağı öğrenildikten sonra kolaydır.
Örnek olarak Sodyum (Na) elementi için örnek bir konfigürasyona bakılsın;
1s2 2s2 2p6 3s1
- Bu elektron yapılandırması sözel olarak şu şekilde ifade edilebilir;
(sayı) (harf)****(bir birim arttırılmış sayı) (sayı) (harf)****(bir birim arttırılmış sayı) …
(Sayı) (harf): Yörüngede bulunan elektronların adıdır.
(Bir birim arttırılmış sayı): Yörüngede bulunan elektronların sayısıdır.
Sodyum örneğinde, 1s yörüngesinde 2 elektron bulunur, 2s yörüngesinde 2 elektronları ve 2p yörüngesinde 6 elektron bulunur, 3s yörüngesinde ise 1 elektron bulunur. Sodyumun toplam elektron sayısı 11 olduğu için bu yaklaşımın doğru olduğu anlaşılır.
Her alt yörünge belirli bir elektron kapasitesine sahiptir. Elektron kapasiteleri şu şekildedir;
s: 2 elektron kapasitesi
p: 6 elektron kapasitesi
d: 10 elektron kapasitesi
f: 14 elektron kapasitesi
2. Bir elementin elektron konfigürasyonu öğrenildikten sonra, değerlik elektronlarının sayısını bulmak oldukça basittir (geçiş metalleri hariç). Eğer hareket halindeki konfigürasyon verilirse, bir sonraki adıma geçilebilir, ancak sizin bulmanız gerekiyorsa, aşağıdaki adımlar takip edilir.
- Periyodik tablonun son elementi olan oganessonun (Og) atom numarası 118’dir. Elektron konfigürasyonu incelenirse diğer elementlerden daha fazla elektrona sahip olduğu için elektron konfigürasyonu diğer elementlerde karşılaştırılabilir.
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6
- Bu diziliş bilindiğinde başka bir atomun elektron konfigürasyonunu bulmak için yapılması gereken tek şey, 1s2 ile başlayarak elektron bitene kadar bu modeli tamamlamaktır. Bu dizilişi bilmek oldukça kolaylık sağlar.
Örnek 17 atom numarasına sahip klor (Cl) elementi için yapılırsa;
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 olarak bulunur.
- Elektron sayısı 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 olacak şekilde eklendi. Sadece son yörüngedeki sayı değiştirildi, geri kalanı aynı şekilde yazıldı çünkü son yörüngesi hariç önceki yörüngeler tamamen doludur .
3. Bir atoma elektronlar eklendikçe, yukarıda verilen sıraya göre çeşitli orbitallere düşerler (ilk ikisi 1s yörüngesine, bundan sonraki ikisi 2s yörüngesine, altısı 2p yörüngesine girer). Geçiş metalleri dışındaki atomlar için, yörüngelerin çekirdeğin etrafında orbital kabukları oluşturduğunu ve birbirini takip eden her kabuğun önceki kabuklarsan daha uzakta olduğunu söylenebilir. Sadece iki elektron tutabilen ilk kabuğun yanı sıra, her kabuk sekiz elektron tutabilir ( geçiş metalleri hariç) buna Oktet Kuralı denir**.**
Örnek olarak Bor (B) elementine bakılırsa; Atom numarası 5 olduğu için elektron konfigürasyonu 1s 2 2s 2 2p 1 olarak yazılır. İlk yörüngede sadece iki elektron olduğu için, Bor’un iki orbitali olduğu biliniyor: ilk orbital1s elektronlu ve diğer katman 2s ve 2p orbitallerinden oluşur ve değerli elektronu üç’dür.
Örnek olarak klor elementine bakılırsa (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ) dizilişine sahip olduğu görülür. Üç orbital kabuğu bulunur; ilki 2 elektronlu 1s orbitali, ikincisi 2s elektronlu ve altı 2p elektronlu 2. katman ve diğeri iki elektronlu 3s orbitali ve 5 elektronlu 3p orbitalidir.
4. Elementin elektron orbitalleri bilindiğinde, değerlik elektronlarını bulmak kolaydır. En dışta bulunan kabuktaki elektron sayısı kullanılır. Dış kabuk doluysa (sekiz elektron varsa veya ilk kabuk için iki elektron varsa), element inerttir (kararlı) ve diğer elementlerle kolayca reaksiyona girmez. Ancak geçiş metalleri bu kurallara tam olarak uymuyor.
Örnek olarak borona bakılırsa, ikinci kabukta üç elektron olduğu için, boronun üç değerlik elektronu olduğu söylenebilir.
5. Periyodik tabloda yatay satırlara periyot denir**.** Tablonun tepesinden başlanarak her periyot, o periyotta bulunan atomlarla aynı sayıda elektron kabuğuna sahiptir. Bu bilgi, bir elementin kaç değerlik elektronuna sahip olduğunu belirlemek için bir kısayol olarak kullanılabilir. Elektronlar sayılırken periyotların sol tarafından başlanır.
Örnek olarak selenyum elementi incelenirse; Selenyum 4. periyotta olduğu için 4 yörünge kabuğuna sahip olduğunu söyleyebiliriz. 4. periyotta soldan 6. element olduğu için (geçiş metalleri göz ardı edildi), Selenyum’un altı değerlik elektronuna sahip olduğunu söylenilebilir**.**