Glavna razlika - Valentni elektroni u odnosu na slobodne elektrone

Atom se sastoji od tri vrste subatomskih čestica: elektrona, protona i neutrona. Protoni i neutroni nalaze se u jezgri atoma. Elektroni se nalaze izvan jezgre. Ti se elektroni neprestano kreću oko jezgre na određenim udaljenostima. Putevi kojima se ti elektroni kreću nazivaju se elektronske ljuske ili orbitale. Jedan atom može imati jednu ili više orbitala. Valentni elektroni su elektroni koji se mogu naći u najudaljenijoj orbiti atoma. Slobodni elektroni nisu vezani za atome. Ti se elektroni mogu naći u rešetkastim strukturama. Oni se slobodno kreću unutar rešetke. Glavna razlika između valentnih i slobodnih elektrona je ta broj elektrona je elementarno svojstvo dok je broj slobodnih elektrona svojstvo rešetke.

Pokrivena ključna područja

1. Što su valentni elektroni - Definicija, primjeri, učinak na oksidacijsko stanje 2. Što su slobodni elektroni - Definicija, pojava 3. Koja je razlika između valentnih i slobodnih elektrona - Usporedba ključnih razlika

Ključni pojmovi: Atom, atomski broj, elektroni, slobodni elektroni, rešetka, metal, neutroni, jezgra, orbitala, protoni, valentni elektroni

Što su valentni elektroni

Valentni elektroni su elektroni prisutni u najudaljenijim orbitalama atoma. To su elektroni koji imaju najmanju privlačnost prema jezgri atoma. To je zato što se valentni elektroni nalaze na velikoj udaljenosti od ostalih elektrona tog atoma.

Valentni elektroni odgovorni su za kemijske reakcije i kemijsko vezanje atoma. Budući da je privlačenje između valentnih elektrona i jezgre atoma manje, valentni se elektroni mogu lako ukloniti (od elektrona u unutarnjim orbitalama). To je važno u stvaranju ionskih spojeva i kovalentnih spojeva. Gubitkom valentnih elektrona, atomi mogu stvarati katione. Dijeljenje valentnih elektrona atoma s valentnim elektronima drugog atoma tvori kovalentne veze.

Grupa u periodnom sustavu	Broj valentnih elektrona
Grupa 1 (npr.: Na, K)	1
Grupa 2 (npr.: Ca, Mg)	2
Grupa 13 (npr.: B, Al)	3
Grupa 14 (npr.: C, Si)	4
Grupa 15 (npr.: N, P)	5
Grupa 16 (npr.: O, S)	6
Grupa 17 (npr.: F, Cl)	7
Grupa 18 (npr.: On, Ne)	8

Za s blok elemente i p blok elemente valentni su elektroni u najudaljenijoj orbiti. No za prijelazne elemente, valentni elektroni mogu biti prisutni i u unutarnjim orbitalama. To je zbog razlike u energiji između suborbitala. Na primjer, atomski broj mangana (Mn) je 25. Elektronska konfiguracija kobalta je [Ar] 3d⁵4s². Valentni elektroni kobalta trebali bi biti u 4s orbiti. Ali u Mn postoji 7 valentnih elektrona. Elektroni u 3d orbiti se također smatraju valentnim jer se 3d orbitala nalazi izvan 4s orbite (energija 3d je veća od 4s orbite).

Slika 1: Valentni elektroni ugljika

Oksidacijsko stanje atoma ovisi o valentnim elektronima tog atoma. Neki atomi uklanjaju valentne elektrone kako bi se stabilizirali. Tada se oksidacijsko stanje tog atoma povećava. Neki atomi dobivaju više elektrona u najudaljenijoj orbiti. Tada se povećava broj valentnih elektrona tog atoma. Smanjuje oksidacijsko stanje atoma.

Što su slobodni elektroni

Slobodni elektroni su elektroni koji nisu vezani za atom. Slobodni elektroni se ne mogu pronaći posvuda. To je zato što je usamljeni elektron vrlo reaktivan i može reagirati sa bilo čim. No u kristalnim strukturama i metalima mogu se pronaći slobodni elektroni.

Slobodni elektroni su delokalizirani elektroni iz rešetke. U kristalnim strukturama neki elektroni ne ostaju na svom mjestu zbog kristalnih defekata. Oni postaju slobodni elektroni koji se mogu kretati bilo gdje unutar rešetke. Ti su elektroni odgovorni za provođenje topline i električne energije.

Slika 2: Slobodni elektroni u metalnoj rešetki

U metalima postoje slobodni elektroni između iona metala. To je rešetka metalnih iona u moru slobodnih elektrona. Ovi slobodni elektroni mogu provoditi toplinu i električnu energiju kroz metal. Ovi slobodni elektroni mogu provoditi električnu struju kroz metal.

Razlika između valentnih i slobodnih elektrona

Definicija

Valentni elektroni: Valentni elektroni su elektroni prisutni u najudaljenijim orbitalama atoma.

Besplatni elektroni: Slobodni elektroni su elektroni koji nisu vezani za atom.

Atrakcija u jezgru

Valentni elektroni: Valentni elektroni imaju manju privlačnost prema jezgri atoma.

Besplatni elektroni: Slobodni elektroni nemaju privlačenje prema jezgri atoma.

Kemijsko vezivanje

Valentni elektroni: Valentni elektroni odgovorni su za kemijsku vezu atoma.

Besplatni elektroni: Slobodni elektroni nisu uključeni u kemijsko vezivanje.

Provođenje topline i električne energije

Valentni elektroni: Valentni elektroni ne mogu provoditi toplinu i električnu struju.

Besplatni elektroni: Slobodni elektroni odgovorni su za provođenje topline i električne energije.

Priroda

Valentni elektroni: Broj valentnih elektrona je elementarno svojstvo.

Besplatni elektroni: Broj slobodnih elektrona svojstvo je rešetke.

Zaključak

Valentni elektroni su elektroni koji su labavo vezani za atom. Slobodni elektroni su potpuno nevezani za bilo koji atom. Valentni elektroni odgovorni su za kemijske reakcije i kemijsko vezanje atoma. Slobodni elektroni sudjeluju u provođenju topline i električne energije rešetkaste strukture. Postoje mnoge razlike između valentnih i slobodnih elektrona. Glavna razlika je u tome što je broj elektrona elementarno svojstvo, dok je broj slobodnih elektrona svojstvo rešetke.

Reference:

1. "Valentni elektron." Wikipedia, Zaklada Wikimedia, 29. listopada 2017., dostupno ovdje.2. "Besplatni elektron." Resursni centar NDT, dostupan ovdje.

Ljubaznošću slike:

1. "Pravilo dijagonale ugljika" Autor CK-12 Foundation (raster), Adrignola (vektor)-Datoteka: High School Chemistry.pdf, stranica 317 (CC BY-SA 3.0) putem Commons Wikimedia