Powłoki elektronowe i elektrony walencyjne

Atom składa się z jądra atomowego i otaczających je elektronów. W jądrze znajdują się protony i neutrony, a elektrony poruszają się wokół jądra na określonych powłokach elektronowych.

Powłoki można porównać do warstw wokół środka. Im dalej od jądra leży powłoka, tym bardziej zewnętrzna jest to warstwa. Elektrony nie są rozmieszczone przypadkowo, tylko zajmują kolejne powłoki.

Powłoka elektronowa to obszar wokół jądra, na którym znajdują się elektrony. Atom może mieć jedną, dwie, trzy lub więcej powłok — zależy to od rodzaju pierwiastka.

W prostych przykładach szkolnych zapisujemy rozmieszczenie elektronów jako ciąg liczb, na przykład $2,1$, $2,6$, $2,8,1$. Każda liczba mówi, ile elektronów jest na danej powłoce, licząc od środka na zewnątrz.

• lit: $2,1$
• tlen: $2,6$
• sód: $2,8,1$

Taki zapis bardzo pomaga ustalić, ile atom ma powłok i ile elektronów znajduje się na ostatniej z nich.

Elektrony walencyjne to elektrony znajdujące się na ostatniej powłoce, czyli najbardziej zewnętrznej. Ta zewnętrzna warstwa to powłoka walencyjna.

To właśnie elektrony walencyjne mają największy wpływ na właściwości chemiczne pierwiastka. Od nich zależy, jak atom łączy się z innymi atomami i jakie związki może tworzyć.

Na przykład:

• w atomie litu o zapisie $2,1$ jest 1 elektron walencyjny,
• w atomie tlenu o zapisie $2,6$ jest 6 elektronów walencyjnych,
• w atomie chloru o zapisie $2,8,7$ jest 7 elektronów walencyjnych.

W układzie okresowym bardzo ważne są okresy i grupy. Numer okresu mówi, ile powłok elektronowych ma atom danego pierwiastka. Jeśli pierwiastek jest w 2. okresie, to ma 2 powłoki. Jeśli jest w 3. okresie, to ma 3 powłoki.

Numer grupy dla wielu pierwiastków grup głównych pomaga ustalić liczbę elektronów walencyjnych. Przykładowo:

• grupa 1 — 1 elektron walencyjny,
• grupa 2 — 2 elektrony walencyjne,
• grupa 13 — 3 elektrony walencyjne,
• grupa 17 — 7 elektronów walencyjnych,
• grupa 18 — zwykle 8 elektronów walencyjnych.

Wyjątkiem jest hel, który należy do grupy 18, ale ma tylko 2 elektrony na jedynej powłoce.

Spójrzmy na kilka prostych przykładów.

Lit ma liczbę atomową 3, więc ma 3 elektrony. Ich rozmieszczenie to $2,1$. Oznacza to 2 powłoki i 1 elektron walencyjny.

Tlen ma 8 elektronów. Zapisujemy je jako $2,6$. To znaczy, że ma 2 powłoki, a na zewnętrznej jest 6 elektronów walencyjnych.

Sód ma 11 elektronów. Jego zapis to $2,8,1$. Ma więc 3 powłoki i 1 elektron walencyjny.

Pierwiastki, które mają podobną liczbę elektronów walencyjnych, zwykle mają też podobne właściwości chemiczne. Dlatego pierwiastki znajdujące się w tej samej grupie układu okresowego często zachowują się podobnie.

Znajomość powłok i elektronów walencyjnych pozwala:

• określić liczbę powłok atomu,
• ustalić liczbę elektronów walencyjnych,
• porównywać pierwiastki,
• lepiej rozumieć, dlaczego atomy łączą się w związki chemiczne.

Najważniejsze jest to, by umieć odczytać prosty zapis, np. $2,8,1$, i połączyć go z informacją o okresie, grupie oraz liczbie elektronów walencyjnych.