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Na química, os elétrons de valência são aqueles localizados na camada eletrônica mais externa de um elemento. Saber como encontrar o número de elétrons de valência de um átomo em particular é uma habilidade importante para químicos, pois essa informação determina o tipo de ligações químicas que esse átomo pode formar. Por sorte, você só precisa de uma tabela periódica padrão para encontrar esse número.
Passos
Metais de não-transição
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Encontre uma tabela periódica . Trata-se de uma tabela categorizada por cor e feita de vários quadrados diferentes que lista todos os elementos químicos conhecidos pela humanidade. Ela revela várias informações a respeito dos elementos, e usaremos algumas delas para determinar o número de elétrons de valência do átomo que estamos investigando. Essas tabelas geralmente podem ser encontradas na parte interna da capa de livros de química. Também há uma tabela interativa excelente disponível online aqui [1] X Fonte de pesquisa
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Rotule cada coluna de 1 a 18. Em geral, na tabela periódica, todos os elementos de uma mesma coluna vertical terão o mesmo número de elétrons de valência. Se a tabela não tiver as colunas numeradas, dê um número a cada uma começando pelo 1, na extrema esquerda, até o 18, na extrema direita. Em termos científicos, as colunas são chamadas de "grupos" de elementos. [2] X Fonte de pesquisa
- Por exemplo, se estivermos trabalhando com uma tabela na qual os grupos não estão numerados, escreveremos 1 sobre o Hidrogênio (H), 2 sobre o Berílio (Be) e assim por diante, até terminar com 18 sobre o Hélio (He).
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Encontre o elemento em questão na tabela. Para isso, você pode usar o símbolo químico (as letras em cada caixa), o número atômico (o número na parte superior esquerda de cada caixa) ou qualquer outra informação disponível.
- Por exemplo, vamos encontrar o número de elétrons de valência de um elemento muito conhecido: o carbono (C) , cujo número atômico é 6. Ele está localizado no topo do grupo 14. No próximo passo, encontraremos seus elétrons de valência.
- Nessa subseção, vamos ignorar os metais de transição, que são os elementos do bloco retangular formado pelos grupos 3 a 12. Esses elementos são um pouco diferentes do resto, portanto os passos dessa subseção não valerão para eles. Veja como lidar com esses elementos na subseção abaixo.
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Use os números dos grupos para determinar a quantidade de elétrons de valência. Pode-se usar o número do grupo de um metal de não-transição para descobrir quantos elétrons de valência tem um átomo daquele elemento. A unidade do número de grupo é o número de elétrons de valência de um átomo desses elementos. Em outras palavras:
- Grupo 1: 1 elétron de valência.
- Grupo 2: 2 elétrons de valência.
- Grupo 13: 3 elétrons de valência.
- Grupo 14: 4 elétrons de valência.
- Grupo 15: 5 elétrons de valência.
- Grupo 16: 6 elétrons de valência.
- Grupo 17: 7 elétrons de valência.
- Grupo 18: 8 elétrons de valência (exceto pelo hélio, que tem 2).
- No nosso exemplo, como o carbono está no grupo 14, podemos dizer que um átomo de carbono tem quatro elétrons de valência .
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Metais de transição
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Encontre um elemento dos grupos 3 a 12. Como dito acima, os elementos nos grupos 3 a 12 são chamados "metais de transição" e se comportam de maneira diferente do resto dos elementos quando se trata de elétrons de valência. Nessa seção, explicaremos como, até certo ponto, geralmente não é possível assinalar elétrons de valência a esses átomos.
- Como exemplo, vamos usar o Tântalo (Ta), elemento 73. Nos próximos passos, encontraremos, ou tentaremos encontrar, seus elétrons de valência.
- Note que os metais de transição incluem as séries dos lantanídeos e dos actinídeos (também chamados de "metais de terra rara"), as duas fileiras que geralmente são posicionadas abaixo do resto da tabela e que começam com o lantânio e o actínio. Esses elementos todos pertencem ao grupo 3 da tabela periódica.
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Entenda que os metais de transição não têm elétrons de valência "tradicionais". Compreender por que os metais de transição não "funcionam" como o resto da tabela periódica requer uma breve explicação da maneira como os elétrons se comportam nos átomos. Veja abaixo para obter um sumário rápido ou pule esse passo para ir direto às respostas.
- Conforme são adicionados a um átomo, os elétrons são distribuídos em diferentes "orbitais", que são basicamente áreas diferentes ao redor do átomo onde os elétrons se congregam. Em geral, os elétrons de valência são os da camada mais externa, ou seja, os últimos adicionados.
- Por razões complexas demais para serem explicadas aqui, quando os elétrons são adicionados à camada d mais externa de um metal de transição (veja mais abaixo), os primeiros que entram tendem a agir como elétrons de valência normais, mas depois disso não agem mais dessa forma, e elétrons de outras camadas orbitais às vezes agem como elétrons de valência em vez disso. Isso significa que um átomo pode ter vários números de elétrons de valência, dependendo de como é manipulado.
- Para uma explicação mais detalhada em inglês, veja a excelente página sobre elétrons de valência da Clackamas Community College.
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Descubra a quantidade de elétrons de valência com base no número do grupo. Mais uma vez, o número do grupo do elemento que você está examinando pode dizer seus elétrons de valência. No entanto, para os metais de transição, não há um padrão que você possa seguir, pois o número do grupo geralmente corresponderá a uma faixa de números de elétrons de valência possíveis. Esses são:
- Grupo 3: 3 elétrons de valência.
- Grupo 4: 2 a 4 elétrons de valência.
- Grupo 5: 2 a 5 elétrons de valência.
- Grupo 6: 2 a 6 elétrons de valência.
- Grupo 7: 2 a 7 elétrons de valência.
- Grupo 8: 2 ou 3 elétrons de valência.
- Grupo 9: 2 ou 3 elétrons de valência.
- Grupo 10: 2 ou 3 elétrons de valência.
- Grupo 11: 1 ou 2 elétrons de valência.
- Grupo 12: 2 elétrons de valência.
- No nosso exemplo, como o Tântalo está no grupo 5, podemos dizer que ele tem entre dois e cinco elétrons de valência , dependendo da situação.
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Aprenda a ler uma configuração eletrônica. Essa é outra maneira de encontrar os elétrons de valência de um elemento. Ela pode parecer complicada no começo, mas geralmente é apenas um modo de representar as orbitais dos elétrons num átomo usando letras e números e é fácil de entender depois que você sabe para o que está olhando.
- Vamos ver, por exemplo, a configuração do elemento sódio (Na):
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- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1
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- Note que essa configuração eletrônica é apenas uma linha repetida que segue dessa maneira:
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- (número)(letra) (número elevado) (número)(letra) (número elevado) ...
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- ... e assim por diante. O primeiro bloco (número)(letra) é o nome da orbital eletrônica, e o (número elevado) é o número de elétrons naquela orbital. É isso!
- Portanto, em nosso exemplo, diríamos que o sódio tem 2 elétrons na orbital 1s , mais 2 elétrons na orbital 2s , mais 6 elétrons na orbital 2p , mais 1 elétron na orbital 3s . No total, são 11 elétrons. O sódio é o elemento nº11, então faz sentido.
- Vamos ver, por exemplo, a configuração do elemento sódio (Na):
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Encontre a configuração eletrônica do elemento que está examinando. Depois que souber a configuração eletrônica de um elemento, encontrar o número de elétrons de valência dele é bem simples (exceto, é claro, para os metais de transição). Caso receba a configuração, pode pular direto para o próximo passo. Se precisar encontrá-la, veja abaixo:
- Segue a configuração eletrônica completa para o Ununóctio(Uuo), elemento 118:
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- 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
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- Agora que a tem, só o que precisa fazer para encontrar a configuração eletrônica de outro átomo é preencher esse padrão desde o começo até que fique sem elétrons. É mais fácil do que parece. Por exemplo, se quisermos fazer o diagrama orbital do Cloro (Cl), elemento com 17 elétrons, faremos o seguinte:
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- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5
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- Note que a soma dos elétrons é igual a 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Você só precisa mudar o número da orbital final; o resto será igual, já que as orbitais anteriores estarão completamente cheias.
- Para saber mais sobre a configuração eletrônica, leia também este artigo .
- Segue a configuração eletrônica completa para o Ununóctio(Uuo), elemento 118:
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Coloque os elétrons nas camadas orbitais com a Regra do Octeto. Conforme os elétrons são adicionados a qualquer átomo, eles entram em várias orbitais de acordo com a ordem dada acima: os dois primeiros entram na 1s, os dois próximos na 2s, os seis seguintes na 2p e assim por diante. Quando estamos lidando átomos que não são metais de transição, dizemos que essas orbitais formam camadas ao redor do átomo, com cada camada sucessiva ficando mais afastada do que as anteriores. Tirando a primeira camada, que só pode ter 2 elétrons, cada uma pode ter até 8 elétrons (exceto, novamente, no caso dos metais de transição). Essa é a chamada Regra do Octeto .
- Por exemplo, digamos que estamos olhando para o elemento Boro (B). Como seu número atômico é cinco, sabemos que ele tem 5 elétrons e que sua configuração eletrônica é a seguinte: 1s 2 2s 2 2p 1 . Já que a primeira camada orbital tem apenas 2 elétrons, sabemos que o Boro tem duas camadas: uma com dois elétrons 1s e uma com três elétrons das orbitais 2s e 2p.
- Como outro exemplo, um elemento como o cloro terá três camadas orbitais: uma com dois elétrons 1s, outra com dois elétrons 2s e seis elétrons 2p e uma com dois elétrons 3s e cinco elétrons 3p.
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Encontre o número de elétrons na camada mais externa. Agora que você sabe as camadas eletrônicas do seu elemento, encontrar os elétrons de valência ficou fácil: é só usar o número de elétrons da camada mais externa. Se essa camada estiver cheia (ou seja, se tiver oito elétrons ou, no caso da primeira camada, 2), o elemento é inerte e não reagirá facilmente com outros. Novamente, no entanto, as regras não se aplicam tão bem aos metais de transição.
- Por exemplo, se estivermos trabalhando com o Boro, já que há três elétrons na segunda camada, podemos dizer que esse elemento tem três elétrons de valência.
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Use as linhas da tabela como atalhos para a camada orbital. As linhas horizontais da tabela periódica são chamadas de períodos dos elementos. Começando do topo, cada período corresponde ao número de camadas eletrônicas que os átomos daquela linha possuem. Você pode usar essa informação como um atalho para determinar quantos elétrons de valência um elemento tem. É só começar do lado esquerdo do período ao contar os elétrons. Mais uma vez, ignore os metais de transição ao usar esse método.
- Por exemplo, sabemos que o elemento selênio tem quatro camadas orbitais porque ele está no quarto período. Como ele é o sexto elemento a partir da esquerda nesse período (ignorando os metais de transição), sabemos que a quarta camada externa tem seis elétrons e, portanto, que o Selênio tem seis elétrons de valência .
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Dicas
- Perceba que as configurações eletrônicas podem ser escritas de forma resumida usando gases nobres (os elementos do grupo 18) para servirem de orbitais no começo da configuração. Por exemplo, a configuração eletrônica do sódio pode ser escrita como [Ne]3s1. Essencialmente, é igual à do neon, mas com um elemento a mais na orbital 3s. [3] X Fonte de pesquisa
- Os metais de transição podem ter subcamadas de valência preenchidas de forma incompleta. Determinar o número exato de elétrons de valência nesses metais envolve princípios da teoria quântica que estão além do escopo desse artigo.
- Saiba que as tabelas periódicas diferem de um país a outro, por isso veja se está usando a correta para evitar confusão.
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Materiais Necessários
- Tabela periódica.
- Lápis.
- Papel.
Referências
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