2.5: Anordnung der Elektronen (Schalenmodell)

Valenz-Elektronen

Die Valenzschale ist die äußerste Schale eines Atoms in seinem ungebundenen Zustand, die die Elektronen enthält, die am ehesten für die Art der Reaktionen, an denen das Atom beteiligt ist, und für die Bindungswechselwirkungen, die es mit anderen Atomen eingeht, verantwortlich sind. Valenzelektronen sind Elektronen, die mit einem Atom assoziiert sind und an der Bildung einer chemischen Bindung beteiligt sein können; bei einer einfachen kovalenten Bindung tragen beide Atome der Bindung ein Valenzelektron bei, um ein gemeinsames Paar zu bilden. Das Vorhandensein von Valenzelektronen kann die chemischen Eigenschaften eines Elements bestimmen und darüber entscheiden, ob es sich mit anderen Elementen verbinden kann: Bei einem Hauptgruppenelement kann sich ein Valenzelektron nur in der äußersten Elektronenschale befinden.

Ein Atom mit einer geschlossenen Schale von Valenzelektronen neigt dazu, chemisch inert zu sein. Ein Atom mit einem oder zwei Valenzelektronen mehr als einer geschlossenen Schale ist sehr reaktionsfreudig, da die zusätzlichen Valenzelektronen leicht entfernt werden können, um ein positives Ion zu bilden. Ein Atom mit einem oder zwei Valenzelektronen weniger als eine geschlossene Schale ist ebenfalls sehr reaktiv, da es dazu neigt, entweder die fehlenden Valenzelektronen zu gewinnen (und damit ein negatives Ion zu bilden) oder Valenzelektronen zu teilen (und damit eine kovalente Bindung zu bilden).

Wie ein Elektron in einer inneren Schale hat auch ein Valenzelektron die Fähigkeit, Energie in Form eines Photons aufzunehmen oder abzugeben. Ein Energiegewinn kann ein Elektron dazu veranlassen, in eine äußere Schale zu wandern (zu springen); dies wird als atomare Anregung bezeichnet. Oder das Elektron kann sich sogar aus der Valenzschale des zugehörigen Atoms lösen; dies ist die Ionisierung, bei der ein positives Ion entsteht. Wenn ein Elektron Energie verliert (wodurch ein Photon emittiert wird), kann es in eine innere Schale wandern, die nicht vollständig besetzt ist.

Die Anzahl der Valenzelektronen eines Elements kann durch die Gruppe des Periodensystems (vertikale Spalte) bestimmt werden, in die das Element eingeordnet ist. Mit Ausnahme der Gruppen 3-12 (Übergangsmetalle) gibt die Einerstelle der Gruppennummer an, wie viele Valenzelektronen mit einem neutralen Atom eines in der jeweiligen Spalte aufgeführten Elements verbunden sind.

* Die allgemeine Methode zur Zählung der Valenzelektronen ist bei den Übergangsmetallen im Allgemeinen nicht sinnvoll.

** Mit Ausnahme von Helium, das nur zwei Valenzelektronen hat.