Hvað er gildisrafeind?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvað er gildisrafeind?
Í örstuttu máli eru gildisrafeindir ystu rafeindir frumeindanna.

Frumeindir (e. atoms) eru samsettar úr kjarna og neikvætt hlöðnum rafeindum (e. electron) sem sveima í kringum kjarnann. Kjarninn inniheldur jákvætt hlaðnar róteindir (e. protons) og óhlaðnar nifteindir (e. neutrons).

Rafeindirnar dreifast umhverfis kjarnann á 7 rafeindahvolf (e. shells) sem eru einkennd með bókstöfunum K (næst kjarnanum), L, M, N, O, P og Q (fjærst kjarnanum). Innan þessara rafeindahvolfa eru svo undirhvolf (e. subshells) sem kallast svigrúm (e. orbitals) og eru þau líkindasvæði þar sem finna má rafeindirnar. Svigrúmin eru táknuð með bókstöfunum s, p, d og f og má oft sjá lotukerfinu skipt upp í fjórar blokkir sem heita eftir þessum svigrúmum. Svigrúmin eru misorkuhá og í mismunandi fjarlægð frá kjarnanum (enda hvolfin sem þau tilheyra mislangt frá kjarnanum) þar sem orkulægstu svigrúmin eru næst kjarnanum. Rafeindir frumeindanna fylla fyrst orkulægstu svigrúmin.

Fjölda rafeinda í hverju svigrúmi og hverju hvolfi má sjá í töflunni hér fyrir neðan.

Tafla 1. Fjöldi rafeinda í hvolfi.

		Hámarksfjöldi rafeinda í viðkomandi svigrúmi
Hvolfnúmer/ höfuð- skammtatala/ n	Hvolf	s	p	d	f	Hámarksfjöldi rafeinda í hvolfi (=2n2)
1	K	2	-	-	-	2
2	L	2	6	-	-	8
3	M	2	6	10	-	18
4	N	2	6	10	14	32

Lesa má meira um svigrúm og rafeindahvolf í svörunum Hvað er áttuhvolf og hvað þarf margar rafeindir til að metta fjórða hvel og ofar í frumeindum? og Hvað eru margar rafeindir á hverju hvolfi?

Ystu rafeindir frumeindanna kallast gildisrafeindir (e. valence electrons). Gildisrafeindirnar taka þátt í myndun efnatengja og ráða því mestu um hegðun frumefnanna gagnvart öðrum efnum og víxlverkun við rafsegulbylgjur. Frumefni í sama flokki/dálki í lotukerfinu hafa sama fjölda gildisrafeinda og sýna þau frumefni oft svipaða efnafræðilega eiginleika, það er að segja þau hvarfast oft við sömu eða svipuð efni og mynda oft jónir með sömu hleðslu. Þetta á einkum við um frumefni í flokki 1-2 og 13-18 (sjá töflu 2 og mynd 2).

Tafla 2. Fjöldi gildisrafeinda hjá flokkum 1-2 (sem eru í s-blokk) og 13-18 (sem eru í p-blokk).

Flokkur	1	2	13	14	15	16	17	18
Fjöldi gildisrafeinda	1	2	3	4	5	6	7	8

Fjöldi gildisrafeinda fyrir hliðarmálma (sem eru í d-blokk) og lanþaníða/aktiníða (sem eru í f-blokk) er flóknara og ekki eins reglubundið fyrirbæri og verður ekki rætt hér. Oft er stuðst við þá þumalputtareglu að hliðarmálmar hafi 2 gildisrafeindir, þó það sé alls ekki alltaf reyndin. Frumefni hliðarmálma og lanþaníða/aktiníða mynda öll jákvætt hlaðnar jónir en frumefni í sama flokki mynda ekki alltaf jónir með sömu hleðslur.

Heimildir og mynd:

• Undirbúningur í efnafræði. Edbook. Háskóli Íslands. (Sótt 21.2.2023).
• Electron shell. Wikipedia(Sótt 21.2.2023).
• Mynd 1. Úr svarinu Hvaða skilyrði þarf frumefni að uppfylla svo það teljist málmur? eftir Emelíu Eiríksdóttur. (Sótt 21.2.2023).
• Mynd 2. What type of orbitals do actinides and lanthanides mainly use? Socratic. (Sótt 21.2.2023).

...