วิธีการ หาเวเลนซ์อิเล็กตรอน

ในวิชาเคมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน คืออิเล็กตรอนที่อยู่ในวงนอกสุดของธาตุหนึ่ง การรู้วิธีหาจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนในอะตอมหนึ่งเป็นทักษะที่สำคัญสำหรับนักเคมีเพราะข้อมูลที่ได้มานี้จะเป็นตัวกำหนดพันธะเคมีที่สามารถเกิดขึ้นได้และความไวปฏิกิริยาของธาตุนั้น โชคดีที่เรามีตัวช่วยในการหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนคือตารางธาตุ เราจึงสามารถหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุที่ต้องการได้ง่ายขึ้น

ส่วน 1

ส่วน 1 ของ 2:

หาเวเลนซ์อิเล็กตรอนด้วยการใช้ตารางธาตุ

ดาวน์โหลดบทความ

ธาตุที่ไม่ใช่โลหะทรานซิชัน

ตารางธาตุคือตารางรหัสสีที่สร้างจากกล่องสี่เหลี่ยมหลายกล่อง ในกล่องสีเหลี่ยมเหล่านั้นมีชื่อธาตุทางเคมีซึ่งเป็นที่รู้จักของมนุษย์ ตารางธาตุจะให้ข้อมูลต่างๆ ของธาตุ เราจะใช้ข้อมูลพวกนี้บางส่วนเพื่อหาจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนในอะตอมของธาตุที่ต้องการ ตารางธาตุมักจะอยู่ที่ปกของหนังสือเรียนวิชาเคมี แต่ก็สามารถค้นหาตารางธาตุทางอินเตอร์เน็ต^{[1]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง}ได้เช่นกัน
2
เขียนตัวเลขไว้เหนือแต่ละหมู่ของธาตุโดยเขียนตั้งแต่ 1 ถึง 18. โดยทั่วไปธาตุทุกธาตุที่อยู่ในหมู่เดียวกันจะมีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากัน ถ้าตารางธาตุของเรายังไม่มีเลขหมู่ ให้ใส่เลขหมู่โดยเริ่มเขียน 1 ไว้ที่เหนือหมู่ที่อยู่ทางซ้ายสุด เขียนไล่ไปเรื่อยๆ จนกระทั่งสิ้นสุดที่ 18 ตรงขวาสุด ในทางวิชาการแถวที่อยู่ในแนวตั้งแต่ละแถวเรียกว่า "หมู่"^{[2]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง}
- ตัวอย่างเช่น ถ้าตารางธาตุที่ใช้ไม่ได้ให้เลขหมู่มา เราก็แค่เขียน 1 ไว้เหนือไฮโดรเจน (H) 2 ไว้เหนือเบริลเลียม (Be) และเขียนไปเรื่อยๆ จนกระทั่งเขียน 18 ไว้เหนือฮีเลียม (He)
3
หาธาตุที่ต้องการในตารางธาตุ. คราวนี้หาธาตุที่ต้องการหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนในตารางธาตุ เราสามารถหาธาตุที่ต้องการพบได้โดยดูจากสัญลักษณ์ํธาตุ (ตัวอักษรซึ่งอยู่ในแต่ละช่องของตาราง) เลขอะตอม (ตัวเลขที่อยู่ทางซ้ายบนของแต่ละช่อง) หรือข้อมูลอื่นๆ ที่มีอยู่ในตาราง
- ลองมาหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุที่พบได้บ่อยกันดีกว่า ตัวอย่างเช่น ธาตุคาร์บอน (C) มีเลขอะตอมคือ 6 ธาตุนี้อยู่ในหมู่ 14 ในขั้นตอนต่อไปเราจะหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุนี้
- ในการหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนนี้เราจะไม่สนใจโลหะทรานซิชัน โลหะทรานซิชันเป็นธาตุในหมู่ที่ 3 ถึง 12 โดยธาตุเหล่านี้เรียงตัวกันเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าในตารางธาตุ ธาตุเหล่านี้แตกต่างไปจากธาตุที่เหลือในตารางธาตุเล็กน้อย ฉะนั้นขั้นตอนนี้เราจะไม่ยุ่งกับธาตุเหล่านี้ แต่เราจะมาเรียนรู้วิธีหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนของโลหะทรานซินชันในส่วนต่อไป
4
ใช้ตัวเลขหมู่หาจำนวนของเวเลนซ์อิเล็กตรอน. เลขหมู่ของธาตุที่ไม่ใช่โลหะทรานซิชันสามารถนำมาใช้หาจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนในอะตอมของธาตุนั้น ตัวเลขในหลักหน่วยของเลขหมู่คือจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมในธาตุเหล่านั้น พูดอีกอย่างหนึ่งคือ
- หมู่ 1: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 1
- หมู่ 2: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 2
- หมู่ 13: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 3
- หมู่ 14: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 4
- หมู่ 15: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 5
- หมู่ 16: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 6
- หมู่ 17: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 7
- หมู่ 18: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 8 (ยกเว้นฮีเลียมที่มี 2)
- ในตัวอย่างของเรา คาร์บอนอยู่หมู่ที่ 14 แสดงว่าอะตอมหนึ่งของคาร์บอนมีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 4
โฆษณา

โลหะทรานซิชัน

1
เลือกธาตุที่ต้องการหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนจากหมู่ 3 ถึง 12. อย่างที่บอกก่อนหน้านี้ธาตุในหมู่ 3 ถึง 12 เรียกว่า "โลหะทรานซิชัน" และมีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนแตกต่างไปจากธาตุของหมู่ที่เหลือ ในตอนนี้เราจะอธิบายวิธีหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุเหล่านี้ ถึงแม้อาจจะยากสักหน่อยที่จะระบุจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุเหล่านี้ก็ตาม
- ตัวอย่างเช่น เราเลือกที่จะหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนของแทนทาลัม (Ta) ซึ่งมีเลขอะตอม 73 เราจะมาเริ่มหาจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนในขั้นตอนต่อไป (หรืออย่างน้อย พยายาม หาดู)
- จะเห็นว่าโลหะทรานซิชันจะประกอบด้วยอนุกรมแลนทาไนด์และแอกทิไนด์ (ยังมีชื่อเรียกอีกอย่างว่า "แร่ที่มีธาตุโลหะหายาก" อีกด้วย) ซึ่งก็คือธาตุสองแถวที่อยู่ล่างสุดของตารางธาตุโดยแถวแรกเริ่มที่แลนทานัมและแอกทิเนียม ธาตุเหล่านี้อยู่ในหมู่ 3 ของตารางธาตุ
2
รู้ว่าโลหะทรานซิชันมีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน "ไม่แน่นอน". ถ้าอยากรู้ถึงเหตุผลว่าทำไมโลหะทรานซิชันถึงมีวิธีหาเวเลนซ์อิเล็กตรอน "ไม่เหมือน" ธาตุอื่นๆ ในตารางธาตุ คงต้องอธิบายพฤติกรรมของอิเล็กตรอนในอะตอมสักหน่อย จะอ่านคำอธิบายด้านล่างก่อนหรือข้ามไปหาคำตอบเลยก็ได้^{[3]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง}
- ขณะที่อิเล็กตรอนถูกเพิ่มเข้าไปในอะตอม อิเล็กตรอนจะถูกเรียงไว้ใน "ออร์บิทัล (orbital)" ต่างๆ ซึ่งโดยปกติคือบริเวณรอบๆ นิวเคลียสที่บรรดาอิเล็กตรอนนั้นจับกลุ่มกันอยู่ โดยทั่วไปเวเลนซ์อิเล็กตรอนคืออิเล็กตรอนที่อยู่วงนอกสุดหรือพูดอีกอย่างคืออิเล็กตรอนตัวสุดท้ายที่ถูกเพิ่มเข้ามา
- แต่เรื่องเวเลนซ์อิเล็กตรอนของโลหะทรานซิชันนั้นซับซ้อนเกินกว่าที่จะอธิบายตรงนี้ได้ เมื่ออิเล็กตรอนถูกเพิ่มเข้าไปที่วง d ซึ่งอยู่นอกสุดของโลหะทรานซิชัน (รายละเอียดอยู่ข้างล่างนี้) อิเล็กตรอนตัวแรกที่เข้าไปในวงมักจะทำตัวเหมือนเวเลนซ์อิเล็กตรอนปกติแต่หลังจากนั้นก็เปลี่ยนแปลงไปและอิเล็กตรอนจากออร์บิทัลชั้นอื่นๆ จะทำตัวเป็นเวเลนซ์อิเล็กตรอนแทน ถ้าเป็นแบบนี้ อะตอมหนึ่งก็จะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนได้หลายจำนวนโดยขึ้นอยู่กับว่ามันถูกถ่ายเทอย่างไร
- สามารถศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมได้ในหน้าเว็บ^{[4]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง}ของ Clackamas Community College
3
หาเวเลนซ์อิเล็กตรอนโดยดูจากเลขหมู่. นี้ก็เป็นอีกครั้งเหมือนกันที่เลขหมู่ของธาตุที่ต้องการสามารถบอกจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนให้เรารู้ได้ แต่เมื่อธาตุนั้นเป็นโลหะทรานซิชัน ก็ไม่สามารถรู้จำนวนอิเล็กตรอนที่แน่นอนอยู่ดี เลขหมู่มักจะบอกจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่เป็นไปได้ ยกตัวอย่างเช่น ^{[5]Xแหล่งข้อมูลอ้างอิง}
- หมู่ 3: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 3 ตัว
- หมู่ 4: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 2 ถึง 4
- หมู่ 5: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 2 ถึง 5
- หมู่ 6: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 2 ถึง 6
- หมู่ 7: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 2 ถึง 7
- หมู่ 8: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 2 ถึง 3
- หมู่ 9: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 2 ถึง 3
- หมู่ 10: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 2 ถึง 3
- หมู่ 11: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 1 ถึง 2
- หมู่ 12: มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 2
- ในตัวอย่างของเราแทนทาลัมอยู่ในหมู่ 5 จึงอาจบอกได้ว่าธาตุนี้มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน 2 ถึง 5 โดยขึ้นอยู่กับสถานการณ์
โฆษณา

ส่วน 2

ส่วน 2 ของ 2:

หาเวเลนซ์อิเล็กตรอนโดยดูการจัดเรียงอิเล็กตรอน

ดาวน์โหลดบทความ

1
รู้วิธีดูการจัดเรียงอิเล็กตรอน. วิธีที่จะหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนอีกวิธีหนึ่งคือดูการจัดเรียงอิเล็กตรอน วิธีนี้อาจดูซับซ้อนในตอนแรก เพราะการจัดเรียงอิเล็กตรอนจะแสดงออร์บิทัลของอิเล็กตรอนในอะตอมให้อยู่ในรูปแบบตัวอักษรและตัวเลข แต่เมื่อเราศึกษาทำความเข้าใจ เราก็จะสามารถนำการจัดเรียงอิเล็กตรอนมาหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนได้
- ขอยกตัวอย่างการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุโซเดียม (Na)
  1s²2s²2p⁶3s¹
- จะเห็นว่าการจัดเรียงอิเล็กตรอนจะมีรูปแบบที่เห็นได้ชัดคือ
  (ตัวเลข)(ตัวอักษร)^{(ตัวเลขซึ่งเป็นตัวยก)}(ตัวเลข)(ตัวอักษร)^{(ตัวเลขซึ่งเป็นตัวยก)}...
- จะมีตัวเลข ตัวอักษร และตัวเลขซึ่งเป็นตัวยกสลับไปเรื่อยๆ (ตัวเลข)(ตัวอักษร) คือชื่อออร์บิทัลของอิเล็กตรอนและ^{(ตัวเลขซึ่งเป็นตัวยก)} คือจำนวนอิเล็กตรอนในออร์บิทัลของอิเล็กตรอนนั้นและนี้คือข้อมูลที่เราต้องการ!
- กลับมาที่ตัวอย่างของเรา การจัดเรียงอิเล็กตรอนของโซเดียมบอกว่ามีอิเล็กตรอน 2 ตัวในออร์บิทัล 1s มีอิเล็กตรอน 2 ตัวในออร์บิทัล 2s มีอิเล็กตรอน 6 ตัวในออร์บิทัล 2p มี อิเล็กตรอน 1 ตัวในออร์บิทัล 3s จำนวนอิเล็กตรอนรวมกันได้ 11 โซเดียมเป็นธาตุหมายเลข 11 จึงสอดคล้องกัน
- จำไว้ว่าแต่ละออร์บิทัลมีความจุอิเล็กตรอนที่แน่นอน ความจุอิเล็กตรอนของพวกมันจะเป็นดังต่อไปนี้:
  - s: 2 อิเล็กตรอน
  - p: 6 อิเล็กตรอน
  - d:10 อิเล็กตรอน
  - f: 14 อิเล็กตรอน
2
เขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุที่เราต้องการหาเวเลนซ์อิเล็กตรอน. พอรู้ว่าการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุนั้นเป็นอย่างไร การหาจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนก็จะง่ายมาก (ยกเว้นว่าธาตุนั้นเป็นโลหะทรานซิชัน) ถ้าโจทย์ให้การจัดเรียงอิเล็กตรอนตั้งแต่เริ่มแรก ให้ข้ามขั้นตอนนี้ไปได้เลย แต่ถ้าต้องเขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอนด้วยตนเอง ลองดูที่ด้านล่างนี้
- นี้คือการจัดเรียงอิเล็กตรอนของออกาเนสซอน (Og) ธาตุหมายเลข 118 ซึ่งเป็นธาตุสุดท้ายบนตารางธาตุ มันจะมีอิเล็กตรอนมากกว่าธาตุอื่น ดังนั้นการจัดเรียงของมันจึงแสดงให้เห็นความเป็นไปได้ทั้งหมดที่คุณจะเจอในธาตุอื่นๆ
  1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d¹⁰7p⁶
- ตอนนี้เรารู้การจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุแล้ว ทั้งหมดที่เราต้องทำในการเขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอนอีกแบบคือใส่อิเล็กตรอนตามที่การจัดเรียงแบบแรกได้ให้ไว้ในแต่ละวงของอิเล็กตรอนจนหมด ขอสาธิตให้ดูเพื่อให้เห็นภาพง่ายขึ้น ตัวอย่างเช่น ถ้าเราต้องการเขียนแผนภาพวงโคจรให้คลอรีน (Cl) ธาตุหมายเลข 17 และมีอิเล็กตรอน 17 ตัว ก็จะเขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอนออกมาได้ดังนี้
  1s²2s²2p⁶3s²3p⁵
- สังเกตเห็นว่าจำนวนอิเล็กตรอนรวมกันได้ 17 เพราะ 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17 เราแค่ต้องเปลี่ยนจำนวนในออร์บิทัลสุดท้าย ที่เหลือให้คงไว้เหมือนเดิม เพราะออร์บิทัลของอิเล็กตรอนก่อนออร์บิทัลสุดท้ายเต็ม
- ถ้าอยากรู้วิธีเขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอนมากกว่านี้ ให้ลองอ่านวิธีเขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอนสำหรับธาตุต่างๆ ดู
3
ใส่อิเล็กตรอนลงในวงโคจรตามกฎออกเตต. เมื่ออิเล็กตรอนถูกเพิ่มลงในไปในอะตอม อิเล็กตรอนก็จะลงไปอยู่ในออร์บิทัลต่างๆ ตามลำดับที่ให้มาข้างต้น อิเล็กตรอนสองตัวแรกจะตกอยู่ในออร์บิทัล 1s อิเล็กตรอนสองตัวต่อมาจะตกอยู่ในออร์บิทัล 2s อิเล็กตรอนอีกหกตัวต่อมาตกอยู่ในออร์บิทัล 2p และต่อไปเรื่อยๆ เมื่อต้องใส่อิเล็กตรอนให้กับอะตอมของธาตุที่ไม่ใช่โลหะทรานซิชัน ออร์บิทัลเหล่านี้จะกลายเป็น "วงโคจร (orbital shells)" รอบนิวเคลียส วงหนึ่งจะขยายออกจากอีกวงหนึ่งไปเรื่อยๆ แต่ละวงจะมีอิเล็กตรอนได้แปดตัว (ยกเว้นธาตุที่เป็นโลหะทรานซิชัน) แต่วงแรกจะมีอิเล็กตรอนได้แค่สองตัว กฎนี้เรียกว่ากฎออกเตต
- ตัวอย่างเช่น เรากำลังใส่อิเล็กตรอนของธาตุโบรอน (B) เนื่องจากเลขอะตอมคือห้า เราจึงรู้ว่าธาตุนี้มีอิเล็กตรอนห้าตัวและการจัดเรียงอิเล็กตรอนก็คือ 1s²2s²2p¹ เนื่องจากวงโคจรแรกมีแค่สองอิเล็กตรอน ฉะนั้นโบรอนจึงมีสองวง วงแรกมีอิเล็กตรอนสองตัวจาก 1s และวงที่สองมีอิเล็กตรอนสามตัวจากออร์บิทัล 2s และ 2p
- ขอยกอีกตัวอย่างหนึ่ง ธาตุอย่างคลอรีน (1s²2s²2p⁶3s²3p⁵)จะมีวงโคจรสามวง วงแรกมีอิเล็กตรอนสองตัวจาก 1s วงที่สองมีอิเล็กตรอนสองตัวจาก 2s และอิเล็กตรอนหกตัวจาก 2p วงสุดท้ายมีอิเล็กตรอนสองตัวจาก 3s และมีอิเล็กตรอนห้าตัวจาก 3p
4
หาจำนวนอิเล็กตรอนวงนอกสุด. คราวนี้เรารู้วงอิเล็กตรอนของธาตุต่างๆ แล้ว ฉะนั้นการหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนก็จะง่าย แค่ดูจำนวนอิเล็กตรอนที่อยู่วงนอกสุดเท่านั้น ถ้าอิเล็กตรอนวงนอกสุดเต็ม (พูดอีกอย่างหนึ่งคือมีอิเล็กตรอนครบแปดตัว หรือสำหรับวงแรกมีอิเล็กตรอนครบสองตัว) ธาตุนั้นจะเป็นก๊าซเฉื่อยและไม่ทำปฏิกิริยากับธาตุอื่นง่ายๆ อย่างไรก็ตามกฎนี้ใช้ไม่ได้กับโลหะทรานซิชัน
- ตัวอย่างเช่น เรากำลังหาเวเลนซ์อิเล็กตรอนของโบรอน เนื่องจากโบรอนมีอิเล็กตรอนสามตัวในวงที่สอง แสดงว่าเวเลนซ์อิเล็กตรอนของโบรอนมีสามตัว
5
ดูแถวของตารางเพื่อจะได้รู้จำนวนวงโคจร. แถวในแนวนอนของตารางธาตุเรียกว่า "คาบ" คาบนี้จะเริ่มตั้งแต่แถวแรกของตาราง แต่ละคาบจะมีจำนวนวงอิเล็กตรอน ที่อะตอมในคาบนั้นมี เราจะใช้คาบเพื่อเป็นทางลัดในการหาจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่ธาตุนั้นมีก็ได้ แค่เริ่มจากด้านซ้ายของธาตุตอนนับอิเล็กตรอน วิธีนี้ใช้ไม่ได้กับโลหะทรานซิชัน
- ตัวอย่างเช่น เรารู้ว่าซีลีเนียมมีวงโคจรสี่วงเพราะธาตุนี้อยู่ในคาบที่สี่ เนื่องจากซีลีเนียมเป็นธาตุที่หกนับจากทางซ้ายในคาบที่สี่ (ไม่ต้องสนโลหะทรานซิชัน) เราก็จะรู้ว่าวงอิเล็กตรอนวงที่สี่มีอิเล็กตรอนหกตัว ฉะนั้นซีลีเนียมมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนหกตัว
โฆษณา

เคล็ดลับ

จะสังเกตว่าการจัดเรียงอิเล็กตรอนสามารถเขียนในรูปย่อได้ด้วยการใช้แก๊สมีตระกูล (ธาตุในหมู่ที่ 18) มาวางไว้หน้าออร์บิทัลที่จุดเริ่มต้นการจัดเรียงอิเล็กตรอน ตัวอย่างเช่น การจัดเรียงอิเล็กตรอนของโซเดียมสามารถเขียนเป็น [Ne]3s1 จะเห็นว่าเขียนเหมือนนีออนก็จริงแต่จะมีอิเล็กตรอนเพิ่มมาตัวหนึ่งในออร์บิทัล 3s
โลหะทรานซิชันอาจมีวงอิเล็กตรอนย่อยที่ยังมีอิเล็กตรอนไม่ครบ การหาจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่แท้จริงในโลหะทรานซิชันอาจต้องใช้หลักของทฤษฎีควอนตัมซึ่งเกินขอบเขตของบทความนี้
ตารางธาตุที่ใช้ในแต่ละประเทศไม่เหมือนกัน ฉะนั้นตรวจสอบตารางธาตุที่ใช้ว่าถูกต้องไหม เลือกใช้ตารางที่ทันสมัยเพื่อป้องกันความสับสน
ต้องรู้ว่าวงอิเล็กตรอนนอกสุดนั้นมีอิเล็กตรอนเพิ่มหรือลด จะได้หาจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนได้อย่างถูกต้อง

โฆษณา