-
Když už rozumíme
elektronovým konfiguracím,
-
tak začneme přemýšlet
o valenčních elektronech,
-
což jsou elektrony spojené s atomem.
-
Tyto elektrony mají největší
pravděpodobnost,
-
že budou reagovat s jinými atomy,
vytvoří vazby,
-
nebo budou odebrány a nebo budou
nějakým způsobem sdíleny s jinými atomy.
-
Na toto jsme už narazili,
-
když jsme mluvili o trendech
v periodické tabulce.
-
Na valenční elektrony
se podíváme trochu formálněji
-
a použijeme Lewisovu (elektronovou)
strukturu ke znázornění elektronů.
-
Jak jsem již řekl, tyto elektrony
mají nejvíce energie
-
a jsou nejdále od jádra.
-
Teď si myslíte, že elektrony
s největší energií
-
a elektrony, co jsou nejdále
od jádra, jsou vlastně stejné.
-
To je pravda jenom u prvků s-bloku,
který je tady,
-
a u p-bloku,
který je pro změnu tady.
-
Ale nemusí to platit pořád.
-
Nemusí to být nutně
pravda pro přechodné kovy,
-
tedy pro prvky, které neleží
v s nebo p-bloku.
-
I přes tyto výjimky je většinou pravda,
-
že elektrony s nejvyšší energií
jsou zároveň nejdál od jádra.
-
Pojďme se nad tím trochu zamyslet
a nakreslit si pár Lewisových struktur.
-
Začneme s nejjednodušším
prvkem, kterým je vodík.
-
Vodík má pouze jeden elektron,
jeho elektronová konfigurace je tudíž 1s1.
-
Ten jeden elektron je zároveň
jediný valenční elektron.
-
Tento elektron vodík využívá při reakcích.
-
Může být odštěpen od vodíku a z vodíku
se pak stane kladný iont.
-
Nebo tento elektron bude
sdílen s jiným atomem,
-
který na oplátku bude sdílet
svůj elektron s vodíkem
-
a vodík bude mít elektronovou
konfiguraci jako helium.
-
Těmito způsoby může vodík využít
svůj valenční elektron.
-
Nakreslíme ho jako tečku nad vodíkem.
-
A jak to funguje u ostatních prvků
I.A skupiny?
-
Jako příklad použijeme sodík.
-
Jakou elektronovou konfiguraci
má sodík?
-
Použijeme zkratku a zapíšeme ji, jako
základní elektronovou konfiguraci neonu,
-
[Ne]: 1s2, 2s2, 2p6
-
Takto se dostaneme k neonu
a abychom se dostali k sodíku,
-
tak musíme ještě přidat 3s1.
-
Kolik valenčních elektronů má sodík?
-
Elektron, který je nejdál od jádra...
-
Jinými slovy elektron, který je
v nestabilní vrstvě,
-
což je vrstva, která není úplně
zaplněna elektrony,
-
takže nedosáhla svojí
maximální stability,
-
je jenom jeden.
-
Elektron v orbitalu 3s1.
-
Sodík můžeme tedy znázonit
stejně jako vodík.
-
Má jenom jeden valenční
elektron, který může být odštěpen,
-
nebo se může nějakým
způsobem podílet na kovalentní vazbě.
-
Pojďme se teď zabývat i jinými prvky
než jen vodíkem a sodíkem.
-
Uvědomte si ale,
-
...platí to dobře pro vodík a sodík...
-
že všechny prvky v I.A skupině mají
jenom jeden valenční elektron,
-
který buď ztratí
a vznikne z nich kation
-
nebo ho použijí k vytvoření
kovalentní vazby.
-
Pojďme se teď zamyslet nad heliem.
-
Helium je velice jedinečné,
-
protože všechny ostatní vzácné plyny
mají právě osm valenčních elektronů
-
a jsou tudíž velmi stabilní.
-
Helium má ale jenom dva
valenční elektrony.
-
Důvod, proč je umístěn tady,
je vysoká stabilita helia,
-
která je dána zcela zaplněnou
první vrstvou,
-
které stačí jenom dva elektrony
aby se naplnila a byla stabilní.
-
Helium má dva valenční elektrony,
-
jeho elektronová konfigurace je 1s2.
-
Opakuji, helium ve skupině
s vzácnými plyny,
-
kvůli jeho vysoká stabilitě, která je
typická pro vzácné plyny.
-
Proto plníme balónky
heliem místo vodíku.
-
Nevybuchne to jako
vzducholoď Hindenburg.
-
Můžete říct, že se dvěma valenčními
elektrony by mělo být ve skupině II. A,
-
protože všechny prvky II. A
skupiny mají dva valenční elektrony.
-
To je ve skutečnosti velmi
dobrý argument,
-
kvůli kterému bychom mohli
umístit helium do II. A skupiny.
-
Všechny prvky v II. A skupině
mají dva valenční elektrony.
-
Pojďme se podívat na
jeden z nejzajímavějších
-
a nejvšestranějších prvků
v periodické tabulce.
-
Prvek, bez kterého by život,
jak ho známe my, nemohl existovat...uhlík.
-
Doporučuji vám zastavit video
a na základě toho, co jsme se naučili,
-
zkuste přijít na to, kolik má uhlík
valenčních elektronů,
-
a jak by vypadala
jeho Lewisova struktura.
-
Elektronová konfigurace uhlíku
-
bude vypadat jako helium,
jenom přidáme 2s2 a 2p2.
-
Kolik elektronů má ve své
valenční vrstvě,
-
které nejsou na nic navázané?
-
Má tyto čtyři.
2 plus 2.
-
Za každý elektron nakreslíme
jednu tečku, takže 4 valenční elektrony.
-
Proč je toto zajímavé?
-
Když teď vidíme valenční
elektrony uhlíku a vodíku,
-
tak můžeme odhadovat, jaké typy molekul
mohou uhlík a vodík spolu vytvářet.
-
Například: Uhlík chce mít
osm valenčních elektronů,
-
aby se cítil stabilněji,
jako vzácný plyn neon
-
a vodík chce mít 2 elektrony
ve své valenční vrstvě,
-
aby se cítil stabilněji,
jako helium.
-
Toto je atom uhlíku.
-
A toto jsou atomy vodíku.
-
Můžete odvodit, podle toho, co jsme si
teď říkali a podle Lewisovy struktury,
-
že takováto molekula
by mohla vzniknout,
-
protože uhlík sdílí svoje čtyři valenční
elektrony s čtyřmi různými vodíky
-
a vodíky sdílí na oplátku
svoje elektrony s uhlíkem,
-
který se může cítit, jako by měl
8 valenčních elektronů.
-
A každý vodík se může cítit,
jako by měl 2 valenční elektrony.
-
Jestli si myslíte, že takováto molekula
je stabilní a že existuje v přírodě,
-
tak máte rozhodně pravdu.
-
Tato molekula se jmenuje methan
a takto je zapsán Lewisovou strukturou.
-
Toto je méně používaný způsob zápisu.
-
Každé dva elektrony tvoří elektronový pár
a v praxi představují kovalentní vazbu.
-
Toto představuje kovalentní vazbu.
-
Každá tato kovalentní vazba
je tvořena dvěma elektrony.
-
Uhlík si připadá, že má
2, 4, 6, 8 elektronů.
-
Vodíky si připadají, že mají 2 elektrony
a jsou mnohem stabilnější.
-
Každý prvek ve skupině uhlíku
má 4 valenční elektrony.
-
Tak třeba cín, i když neutrální cín
má celkem 50 elektronů,
-
má jenom 4 valenční elektrony ve své
poslední vrstvě, které budou reagovat.
-
Na základě této
podobnosti
-
možná předpokládáte, že cín
bude tvořit podobné vazby
-
a bude reagovat podobným
způsobem jako uhlík,
-
nebo, že křemík bude opět
reagovat podobně jako uhlík.
-
Lidé se dokonce domnívají,
-
že na ostatních planetách není život
založen na uhlíku, ale na křemíku,
-
protože křemík se váže
podobně jako uhlík
-
a tudíž tvoří podobné
struktury jako uhlík.
-
Teď se pojďmě zamyslet nad
přechodnými prvky,
-
které se nacházejí v d-bloku, a také
v f-bloku, což jsou zvláštní případy zde.
-
Tyto prvky jsou zvláštní případy,
které jsou trochu složitější,
-
protože jak jsme zjistili,
když máme prvek v 4. periodě...
-
Napišme elektronovou
konfiguraci třeba železa.
-
Elektronovou konfiguraci železa zapíšeme
jako elektronovou konfiguraci argonu
-
a přidáme orbital 4s2.
-
Teď jsme v d-bloku,
ale nebudeme zaplňovat 4d orbital,
-
ale vrátíme se o jednu periodu zpátky
a budeme zaplňovat 3d orbital.
-
Do něj se vejde celkem
1, 2, 3, 4, 5, 6 elektronů,
-
takže ho zapíšeme 3d6.
-
A teď přichází to zajímavé.
-
Které elektrony mají nejvíce energie?
Ty, co jsou v tomto 3d6 orbitalu.
-
Ale které jsou nejdále?
Ty, co jsou v 4s2 orbitalu.
-
Na základě této elektronové konfigurace
je těžké určit,
-
jak bude železo reagovat.
-
Železo může ztratit jeden elektron,
dva elektrony, tři elektrony
-
a ztráty můžou být kombinace elektronů,
-
co jsou nejdál od jádra a těch,
co mají nejvíce energie.
-
U železa, stejně jako
u všech přechodných prvků,
-
je těžké se zabývat valenčními elektrony
a zjišťovat jak budou reagovat.
-
Někteří lidé a učebnice tvrdí,
-
že všechny přechodné prvky
mají dva valenční elektrony,
-
protože všechny mají 4s2
a až pak zaplňují 3d orbital.
-
Tvrdí, že všechny přechodné prvky
nejprve zaplňují orbital 4s a až pak 3d,
-
ale to neplatí pro všechny.
-
U některých to je jinak,
třeba u mědi a chromu,
-
které mají v orbitalu 4s jen 1 elektron
a pak začínají zaplňovat 3d,
-
v závislosti na podmínkách.
Někdy to jde i jinak.
-
Ale i u ostatních přechodných prvků,
a nemusí to být železo,
-
mohou reagovat pouze 2 elektrony.
-
Nebo můžete mít
elektrony z d orbitalu,
-
elektrony z orbitalu 3d,
které mají nejvíce energie
-
a mohou být odejmuty
nebo vytvořit vazbu apod.