Sollte es wirklich "valence *sub*shell" heißen? [geschlossen]

Der Wikipedia-Artikel über Elektronenhüllen sagt dazu, wovon ich (als Chemie-Laie) auch immer ausgegangen bin:

Die Elektronen in der äußersten besetzten Schale (oder Schalen) bestimmen die chemischen Eigenschaften des Atoms; sie wird Valenzschale genannt.

Es scheint, dass dies falsch ist. Was wirklich die chemischen Eigenschaften zu bestimmen scheint, ist die äußerste besetzte Unterschale , dh. die Dinge, die 2s, 3p usw. genannt werden (nennen wir dies vorerst die "Valenz-Subshell").

Insbesondere die Edelgase haben überhaupt keine volle Valenzschale (außer Helium und Neon), aber sie haben eine volle Valenzunterschale.

Derselbe Artikel sagt das auch

Ein Nichtmetallatom neigt dazu, zusätzliche Valenzelektronen anzuziehen, um eine volle Valenzschale zu erreichen.

Nach dieser Logik sollten andere Edelgase als Helium reaktiv sein.

Ich vermute, dass dies nicht einfach ein Fehler von Wikipedia ist, da der Begriff "Valenzschale" beliebt ist, während sogar der Begriff "Unterschale" selbst selten verwendet wird. "Valence subshell" gibt zwar Google-Ergebnisse zurück, aber nur sehr wenige.

Also, was ist hier los?

Sie sagen: "Nach dieser Logik sollten andere Edelgase als Helium reaktiv sein." Wie viele Elektronen braucht Ihrer Meinung nach das Neon-Atom, um eine volle Valenzschale zu erhalten? Ein Elektron? Zwei Elektronen? Wie viele?
Ich denke, Sie sind meistens auf Semantik aufgehängt. Die detaillierte Realität chemischer Bindungen ist viel komplizierter als das, was mit Worten wie „Valenzschale“ beschrieben werden kann, und erfordert komplexe quantenmechanische Berechnungen. Selbst die übliche Konvention der einführenden Chemie, das Atombindungsproblem als Extrapolation der Lösungen der Einzelelektronen-Schrödinger-Gleichung zu behandeln, ist im allgemeinen Fall grundsätzlich falsch. Diese Vereinfachung ist für den Unterricht notwendig, weil die Realität viel zu komplex ist, um sie den Schülern frühzeitig aufzuzwingen.
@Sofia Du hast recht, Neon ist auch eine Ausnahme. Argon hat jedoch noch 10 Elektronen, um seine dritte Schale zu füllen: Die 10 Elektronen in der 3D-Unterschale.
@Sofia Nein. Es kommt einfach so vor, dass die ersten beiden Edelgase Helium und Neon eine volle Außenhülle haben. Aber der Rest (Argon, Krypton Xenon, Radon Oganesson) nicht! Diese 6 der 8 haben nur eine vollständige äußere Unterschale.

Antworten (2)

Ein paar Punkte.

äußerste besetzte Unterschale

Im Allgemeinen hat alles, was sich in der höchsten äußeren Schale befindet (und manchmal Elektronen aus niedrigeren Unterschalen, z. B. 3d in der ersten Reihe von Übergangsmetallen), einen Einfluss auf die Chemie, und wir können nicht allgemein sagen, dass es nur die äußere Unterschale ist.

Edelgase

In der allgemeinen chemischen Diskussion werden 8 Elektronen als "volle" Hülle angesehen - und wie Sofia betonte, ist dies bei Neon der Fall. Sie haben natürlich Recht, dass äußere Valenzschalen jenseits von Neon mehr als 8 Elektronen aufnehmen können.

In Übereinstimmung mit dem Kommentar von Curious One ist die Situation viel komplizierter als die Beschreibung, die Sie sich angesehen haben, aber was können wir tun? Irgendwann müssen die Dinge für die Chemie vereinfacht werden - eine vernünftige Erkenntnis ist, dass die meisten Nichtmetalle in Richtung 8 Elektronen in der äußeren Schale gehen, obwohl diese Regel oft gebrochen wird.

Vielleicht möchten Sie sich den Unterschied zwischen der Valenzbindungstheorie und der Molekülorbitaltheorie ansehen - dies ist eine alte Debatte in der Chemie darüber, wie man "Bindung" in Molekülen beschreibt. Keiner ist perfekt und jeder hat seine Vorzüge und ich habe nicht vor, den einen oder anderen hier zu unterstützen.

Danke, auch besonders dafür: "Kopf in Richtung 8 Elektronen". Ich habe das nirgendwo so geschrieben gesehen.
@John Froh, dass dies nützlich war. Die 8-Elektronen-Regel ist besonders gut für Elemente der ersten Reihe wie C, N, O und wo Elektronen in „kovalenten Bindungen“ „geteilt“ werden, z. B. Wasser H 2 O oder Ionen, bei denen Metalle wie Na ein Elektron verlieren, um zu Na zu werden + und haben acht Elektronen in der äußeren Schale oder Nichtmetalle wie Cl gewinnen ein Elektron, um zu Cl zu werden − und haben wieder acht Elektronen in der äußeren Schale.
Gibt es jemals einen Fall, in dem die Elektronen, die gleichzeitig für eine kovalente/ionische Bindung aufgenommen oder weitergegeben werden, aus verschiedenen Unterschalen innerhalb der Valenzschale stammen? Wenn die Antwort darauf nein lautete, frage ich mich wirklich, warum der Fokus nicht nur auf der Subshell liegt - oder warum "Shell" tatsächlich nicht so definiert ist, dass es überhaupt Subshell bedeutet.
@John - Ja - nimm Methan - CH 4 - C teilt 4 Elektronen von den 4 Wasserstoffatomen, die jeweils ein Elektron beitragen, plus die zwei 2s-Elektronen und zwei 2p-Elektronen von Kohlenstoff. Alle diese acht Elektronen sind wichtig für die Bindung des Moleküls. - es gibt viele Beispiele, die diesem ähnlich sind.
Aber selbst wenn sowohl s- als auch p-Elektronen zum Binden verwendet werden, werden reine p-"Schlitze" auf der Kohlenstoffseite gefüllt und reine s-Elektronen gehen durch den Wasserstoff verloren. Gibt es Beispiele, bei denen sowohl s-"Slots" als auch p-"Slots" gefüllt sind oder analog s-Elektronen und p-Elektronen verloren gehen? Ich versuche festzustellen, ob diese "Tendenz, ganz zu werden" wirklich eher auf Subshell als auf Shell basiert.
@John - nein in der VB-Theorie (Valenzbindung) - es gibt sp 3 Hybridisierung - und in der MO-Theorie (Molekülorbital) werden bindende Orbitale zwischen H1s und C 2P und H1s und C2s gebildet. - Keine der Theorien kommt ohne die Verwendung der 2er zurecht .... Denken Sie an 'p'-Slots - es gibt 3 p-Orbitale und jedes kann nach dem Pauli-Ausschlussprinzip 2 Elektronen haben ... also brauchen wir auch das S für die 8 Elektronen .... aber auch das ist eine Vereinfachung.
Die Reihenfolge der Subshells unterscheidet sich von der Reihenfolge der Shells. Beide gehen von innen nach außen und folgen Energieniveaus in aufsteigender Reihenfolge (wenn man von innen und außen sprechen soll). Wenn sie von Muscheln sprechen, ist es 1,2,3,4,5,6,7. Wenn es um Subshells geht, ist es wie bei aufbau 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p. Es ist also die äußerste Unterschale, die voll ist. Für Wasserstoff 1s, für Helium 2p, .. Für Neon 3p. Für Krypton 4p. das ist voll. Ich kann die VB-Theorie und die MO-Theorie nicht kommentieren, werde mich aber an jemanden wenden, der sich damit auskennt.

Kurze Antwort. Valence Shell ist eine Teilmenge von Subshells in dem Zeitraum, in dem sich das Element befindet. Und für die spezielle Teilmenge von Subshells siehe den später erwähnten Wikipedia-Artikel.

Längere Antwort

Ich denke, Valenzschale ist ein lustiger Begriff, weil Unterschalen relevanter sind als Schalen.

Die Reihenfolge der Subshells unterscheidet sich von der Reihenfolge der Shells. Beide gehen von innen nach außen und folgen Energieniveaus in aufsteigender Reihenfolge (wenn man von innen und außen sprechen soll). Wenn sie von Muscheln sprechen, ist es 1,2,3,4,5,6,7. Wenn man von Subshells spricht, ist es wie pro Aufbau 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p. Es ist also die äußerste Unterschale, die voll ist. Für Wasserstoff 1s, für Helium 2p, .. Für Neon 3p. Für Krypton 4p. das ist voll.

Wenn es sich auf die äußerste aka höchste Energie-Unterschale bezieht, dann ist es am klarsten, Valenz-Unterschale zu sagen. Der Begriff "valence subshell" hat 3000 Ergebnisse bei Google. Der Begriff Valenzschale hat 900.000 Ergebnisse. "Valenzunterschale" ist also ein Begriff, der von einigen verwendet wird.

Wenn es sich auf Schalen nach Hauptquantenzahl bezieht, ohne Unterschalen zu berücksichtigen, dann erhalten Sie, wenn Sie mit diesem Modell über Element 20 hinausgehen, innere Schalen, die vor äußeren gefüllt werden Kalzium ist 2,8,8,2. Scandium ist 2,8,9,2 zB Teil der dritten Schale (3d) , liegt zwischen Teilen der vierten Schale 3p 4s 3d 4p. Valenz hat mit Elektronen zu tun, und wenn sie mit Valenzschale die äußere Schale in diesem Schalenmodell ohne Berücksichtigung von Unterschalen meinten, dann würde das keinen Sinn machen. weil z. B. Elektronen in 3D weiter draußen sind / eine höhere Energie haben als die in 4s.

Was ist mit Valenzschale gemeint?

Laut Wikipedia

https://en.wikipedia.org/wiki/Valence_electron#Valence_shell

"Die Valenzschale ist der Satz von Orbitalen, die energetisch zugänglich sind, um Elektronen aufzunehmen, um chemische Bindungen zu bilden."

Und es gibt eine Tabelle, die bestimmte Subshells spezifiziert

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es gibt also grundsätzlich Regeln, welche Unterschalen mit dem Begriff Valenzschale gemeint sind! Es sind nicht alle Subshells in einem Zeitraum. Und es heißt: "Die beteiligten Orbitale können sich in einer inneren Elektronenhülle befinden und entsprechen nicht alle der gleichen Elektronenhülle oder Hauptquantenzahl n in einem bestimmten Element, aber sie haben alle ähnliche Energien."

Es scheint mir, dass alle Unterschalen, die als Teil der "Valenzschale" gezählt werden, innerhalb des Zeitraums liegen, in dem sich das Element befindet. Die enthaltenen Unterschalen sind also eine Teilmenge der Unterschalen innerhalb des Zeitraums.

Was eine Valenzschale ausmacht, hängt davon ab, um welche Kategorie es sich handelt. Diese Tabelle hat 4 Kategorien "Wasserstoff oder Helium", "s und p", "d", "f". Könnte es in 5 Kategorien betrachten (obwohl zwei die gleichen Subshells haben). Die fünf Kategorien – „Wasserstoff oder Helium“, „s“ oder „p“ oder „d“ von „f“. Für "Wasserstoff oder Helium" ist es nur die Unterschale s. Für s ist es "s und p" (was interessant ist). Für p ist es "s und p". Für d ist es "s,p,d". Für f ist es "s,p,d,f".

Also z. B. wenn das Element nicht Wasserstoff oder Helium ist und im s- oder p-Block ist, dann ist es in der Kategorie namens "s- oder p-Block{und nicht Wasserstoff oder Helium}". Wenn wir also zum Beispiel Radon nehmen (Element 86 ). Die Periode, in der sich Radon befindet, Periode 6. Die Unterschalen in dieser Periode sind 6s, 4f, 5d, 6p. Radon befindet sich im p-Block, daher gelten (gemäß dieser Wikipedia-Tabelle) von diesen Unterschalen nur 6s und 6p. ns und np. Die Valenzschale hat also 8 Elektronen. Dort gilt angeblich die Oktettregel.

Wenn sich ein Element im d-Block befindet, enthalten sie immer noch eine Teilmenge von Unterschalen aus der Periode, in der sich das Element befindet, aber da sie d enthalten, ist es (n-1)d, da es (n-1)d in der Periode ist . Dazu gehören s, d, p für Werbeblockelemente. ns, (n−1)d, np. Und für den d-Block beträgt die Valenzschale maximal 18 Elektronen. (s+d+p=2+10+6). Für ein f-Blockelement sind die Unterschalen, aus denen die Valenzschale besteht, s, p, d, f (32 Elektronen).

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