Profesori de fizică și chimie în educațieinstituțiile știu bine că este mult mai ușor să explici un subiect recurgând la analogii sau folosind exemple aproximative, explicând „pe degete”. Deși descrierile date pot să nu corespundă pe deplin modelului general acceptat, totuși, această abordare își dă rezultatele. Acesta este exact cazul în fizica atomică.
Proprietățile chimice ale substanțelor sunt relativ simpleexplicați dacă folosim teoria structurii atomice, propusă în 1911 de fizicianul englez E. Rutherford. În ciuda faptului că modelul său este doar parțial corect, acesta este suficient pentru înțelegerea proceselor în curs. Astăzi vom vorbi despre ce sunt electronii de valență și care este relația lor cu proprietățile materialului studiat. Dar mai întâi, să ne amintim modelul planetar al structurii atomice.
Rutherford a stabilit că atomul nu esteo particulă indivizibilă, așa cum se credea anterior, dar constă dintr-un nucleu greu în centru și electroni care se rotesc în jurul lui. Sarcina electrică a nucleului este pozitivă (+), în timp ce electronii, la rândul lor, sunt negativi (-). La opt ani de la publicarea teoriei sale despre structura atomului, Rutherford a reușit să efectueze un experiment unic, la acel moment, pentru a transforma azotul în oxigen. Experimentul a constat în „bombardarea” atomilor de azot cu particule alfa. După ciocnire, s-au format un atom de oxigen și o particulă „în plus” cu sarcină pozitivă, numită mai târziu proton.
Teoria a luat o formă finită:nucleul include protoni, care, cu ajutorul forțelor magnetice, țin electronii pe orbite. Deoarece atomul este neutru din punct de vedere electric, iar protonul și electronul sunt atrași, cantitățile lor totale sunt egale. În 1932, fizicianul J. Chadwick a dezvăluit că, pe lângă protoni, nucleul conține particule fără sarcină - neutroni. Ei sunt responsabili de masă. În funcție de energia electronului, acesta poate fi la distanțe diferite de nucleu. Electronii de valență sunt acele particule încărcate negativ care:
Interacțiunea ar trebui înțeleasă ca abilitatea de a părăsi orbita atomică sau de a schimba traiectoria mișcării.
Electronii de valență sunt determinați foarte simplu -conform tabelului periodic. Pentru elementele principale (cu excepția subgrupurilor, deoarece există excepții), condiția este adevărată: numărul maxim de electroni de valență corespunde numărului grupului în care se află elementul studiat. Un atom cu un număr teoretic mare de astfel de particule este reticent să le cedeze altor atomi, prin urmare este un agent oxidant (îndepărtează ceea ce lipsește). Și, invers, cu un număr de grup mic, electronii de valență sunt donați cu ușurință de către element, intrând în interacțiune. În acest caz, vorbim despre un agent reducător sau un atom donor.
Electronii de valență depind direct destări ale atomului. Deci, dacă, într-un fel sau altul, din exterior, i se oferă energie suplimentară (transferată într-o stare excitată), atunci orbitele particulelor de valență vor deveni mai mari.
Datele despre valența materialelor permit activfolosiți-le pentru a prezice rezultatul. De exemplu, sursele chimice de curent electric bazate pe electroliți folosesc elemente care sunt capabile să dea și să primească electroni. Materialul neutru ar fi inutil în acest caz. Este ușor de ghicit că, dacă toate învelișurile de electroni exterioare ale unui atom sunt umplute, atunci un astfel de element este neutru din punct de vedere chimic și nu interacționează cu alți atomi (sau forța de interacțiune este atât de neglijabilă încât poate fi neglijată). Un exemplu izbitor în acest sens sunt gazele inerte.
