Kaj so valenčni elektroni?

Učitelji fizike in kemije v izobraževalnih ustanovah se dobro zavedajo, da je veliko lažje razložiti temo z uporabo analogij ali z uporabo približnih primerov, ki pojasnjujejo "na prste". Čeprav lahko opisani podatki v celoti ne ustrezajo splošno sprejetemu modelu, kljub temu tak pristop daje rezultate. To velja za atomsko fiziko.

Kemijske lastnosti snovi so sorazmerno enostavne za pojasnitev, če uporabimo teorijo atomske strukture, ki jo je leta 1911 predlagal angleški fizik E. Rutherford. Kljub dejstvu, da je njegov model le delno resničen, je to dovolj, da razumemo procese, ki potekajo. Danes se bomo pogovorili o tem, kaj so valenčni elektroni in kakšna je njihova medsebojna povezanost z lastnostmi preučevanega materiala. Najprej pa se spomnimo planetarnega modela strukture atoma.

Rutherford je ugotovil, da atom ni nedeljiv delec, kot je bilo že omenjeno, temveč je sestavljeno iz težkega jedra v sredini in elektronov, ki se vrtijo okoli njega. Električni naboj jedro je pozitivno (+), medtem ko imajo elektroni negativen (-). Osem let po objavi svoje teorije struktura atoma, Rutherford je sposoben izvesti edinstvene, takratne izkušnje - dušenje dušika v kisik. Poskus je bil sestavljen iz "bombardiranja" alfa delcev z atomi dušika. Po trku je nastal atom kisika in "dodaten" delec s pozitivnim nabojom, ki je bil kasneje imenovan proton.

Teorija je pridobila popolno obliko: jedro vključuje protone, s pomočjo magnetnih sil, ki zadržujejo elektrone v orbitih. Ker je atom električno nevtralen in sta privlačna proton in elektron, so njihove skupne količine enake. Leta 1932 je fizik J. Chadwick ugotovil, da v jedru poleg protonov delujejo tudi brez nevtronov. Odgovorni so za maso. Odvisno od energije elektronov je lahko na drugačni razdalji od jedra. Valencijski elektroni so tisti negativno nabiti delci, ki:

• so v največji oddaljenosti od jedra, v zunanjih krogih;
• lahko sodelujejo s sosednjimi atomi.

Pod interakcijo je potrebno razumeti možnost zapustiti svojo atomsko orbito ali spremeniti svojo pot.

Elektroni valence so določeni zelo preprosto - po Mendelejevjevi mizi. Za osnovne elemente (razen za podskupine, ker obstajajo izjeme) je pogoj res: maksimalno število valenčnih elektronov ustreza številu skupine, v kateri se nahaja predmetni element. Atom, ki ima veliko teoretično število takšnih delcev, jim nevoljno daje druge atome, zato je oksidant (potrebuje manjka). Nasprotno, z majhno skupino število valentni elektroni zlahka sprosti element, ki interagira. V tem primeru govorimo o redukcijskem agentu ali atoru donatorja.

Valencijski elektroni so neposredno odvisni od stanja atoma. Torej, če na nek način ali na kakšen način komuniciramo dodatno energijo od zunaj (da bi jo postavili v vznemirljivo stanje), se bo orbita valenčnih delcev povečala.

Podatki o valenci materialov omogočajo njihovo aktivno uporabo, ki predvideva rezultat. Na primer, kemični viri električnega toka na osnovi elektrolitov uporabljajo takšne elemente, ki lahko dajo in sprejemajo elektrone. Nevtralni material bi bil v tem primeru neuporaben. Ni težko uganiti, da če so napolnjene vse zunanje elektronske lupine atoma, je tak element kemično nevtralen in ne deluje z drugimi atomi (ali je sila interakcije tako nepomembna, da jo je mogoče zanemariti). Živahen primer tega so inertni plini.