Najlepsza odpowiedź
Atomy pragną stracić lub zdobyć elektron, aby zachować stabilność. Kiedy już zdobędą lub stracą jakieś elektrony, mają związany z nimi ładunek, ponieważ ich liczby elektronów i protonów nie są już równoważone. Ale co decyduje o tym, co dzieje się z elektronami w atomie? Wszystko to ma związek z liczbą elektronów w powłoce walencyjnej atomu.
Ile elektronów ma atom?
Aby znaleźć ile elektronów ma atom, wystarczy spojrzeć na liczbę atomową. Liczba elektronów = liczba atomowa . Na przykład chlor ma liczbę atomową 17. Oznacza to, że ma 17 elektronów.
To, czy chlor straci, czy nie zyska elektronów, zależy od tego, jak te 17 elektronów jest skonfigurowanych wokół jądra.
Konfiguracja elektronów
Utrata lub zysk elektronów ma miejsce, aby uczynić atom bardziej stabilnym. Gdy tylko nastąpi ten proces, nie jest już nazywany atomem, ale ion .
Możesz pomyśleć o uporządkowaniu elektronów w pierścienie wokół jądra atomu. Pierwszy pierścień musi zawierać dwa elektrony, aby był pełny. Następny musi zawierać osiem. Ogólnie rzecz biorąc, gdy powłoka walencyjna jest pełna, atom jest szczęśliwy. Nie chce ani zyskać, ani stracić elektronu.
Czym jest powłoka walencyjna atomu?
powłoka walencyjna to najbardziej zewnętrzna powłoka elektronów otaczająca atom. Liczba elektronów w tej powłoce jest ważna dla określenia, jak atom zareaguje i jaki może być ładunek jonu.
Wiele pierwiastków, o których myślisz najczęściej na zajęciach z biologii i chemii, potrzebuje ośmiu elektronów w ich skorupie walencyjnej, aby być stabilnym. Nazywa się to regułą oktetu .
Powiedzmy, że wiesz, że jakiś atom ma 10 elektronów (czy możesz dowiedzieć się, który to pierwiastek ?). Ile będzie w skorupie walencyjnej? Najpierw zabierasz dwa z 10, ponieważ pierwszy pierścień ma 2 wybory. To pozostawia osiem elektronów. Oznacza to, że w powłoce walencyjnej znajduje się osiem elektronów i powłoka walencyjna jest pełna.
Jeśli powłoka walencyjna jest pełna, nic się nie stanie. Atom nie będzie jonizował. W rezultacie atom nie będzie ładowany.
W tym przykładzie masz neon (czy odkryłeś, że to neon?). Neon ma pełną powłokę walencyjną, a zatem nie ma ładunku. Więc co się dzieje, gdy powłoka walencyjna nie jest pełna?
Staje się jonem
Atomy chcą mieć pełną powłokę walencyjną i chcą to zrobić tak łatwo, jak to tylko możliwe.
Na przykład spójrz ponownie na chlor. Ma 17 elektronów. Ile jest w wartościowości? Pierwsze dwa poziomy będą pełna z 10 elektronami. Oznacza to, że w powłoce walencyjnej pozostało siedem elektronów. Oznacza to, że chlor chce uzyskać elektron, aby mieć pełną powłokę walencyjną. Kiedy zdobędzie jeden elektron, co stanie się z ładunkiem?
Po pierwsze, elektrony i protony są zrównoważone. Chlor ma 17 elektronów (ładunek -17) i 17 protonów (ładunek +17), więc całkowity ładunek wynosi zero. Gdy chlor zyska elektron jednak suma wynosi tylko -1, ponieważ jest teraz 18 elektronów i nadal 17 protonów. W rezultacie chlor jest jonem naładowanym ujemnie. Zapisuje się to jako: Cl-.
Jony naładowane ujemnie nazywamy aniony . A co z jonami naładowanymi dodatnio? Nazywa się je kationami . Spójrz na ten przykład, jak tworzy się kation:
Magnez to liczba atomowa 12. Oznacza to, że ma 12 elektronów i 12 protonów. Jak skonfigurowane są wybory i ile elektronów znajduje się w powłoce walencyjnej?
Pierwsze dwie powłoki są pełne, pierwsza z dwoma elektronami, a druga z ośmioma. Zostały tylko dwa elektrony w powłoce walencyjnej. Teraz atomy mogą uzyskać sześć elektronów, aby osiągnąć osiem w przypadku pełnej powłoki, lub mogą stracić dwa, aby uzyskać pełną powłokę. Drugi sposób jest znacznie łatwiejszy. W rezultacie magnez traci dwa elektrony.
Po utracie dwóch elektronów ładunek atomu wynosi +2, ponieważ jest teraz 10 elektronów (-10) i 12 protonów (+12). Zapisuje się jako: Mg2 +.
Ładunek jonowy i układ okresowy
Istnieje tendencja do tworzenia się jonów w układzie okresowym pierwiastków. Grupy 1, 2, 13 i 14 mają tendencję do uzyskiwania ładunku dodatniego. Oznacza to, że woleliby raczej stracić część elektronów, aby dostać się do pełnej powłoki walencyjnej.
Grupy 15, 16 i 17 mają zwykle ładunek ujemny, ponieważ wolą pozyskać elektrony, aby dostać się do pełnej powłoki walencyjnej.
Wreszcie w grupie 18 znajdują się gazy szlachetne. Te elementy mają już pełną powłokę walencyjną.Z tego powodu jest mało prawdopodobne, że stracą lub zyskają elektron i są wyjątkowo stabilne.
Odpowiedź
Jak podają wszystkie odpowiedzi, lit ma 1 elektron na 3, który może łatwo reagować . Więc jon Li + miałby ładunek 1+.
Łatwo to odkryć. Dlaczego więc chciałeś wiedzieć?
Myślę, że powodem, dla którego lubią lit w bateriach, jest zarówno jego waga, jest to najlżejszy metal, jak i jego rozmiar, jon to najmniejszy z pierwiastków w swojej klasie, dzięki czemu można spakować więcej jonów na płytkę w akumulatorze na obszar elektrody, a tym samym uzyskać wyższą gęstość ładunku. Ogólnie rzecz biorąc, uzyskuje się więcej mocy z mniejszej, lżejszej baterii. W zastosowaniach, w których rozmiar i waga są ważne, np. laptop lub telefon komórkowy, to sprawia, że obecnie wybierana jest bateria litowo-jonowa. Skład chemiczny jest bardziej skomplikowany niż wiele „baterii” (akumulatory nie są w rzeczywistości bateriami, są akumulatorami. Baterie wytwarzają energię przez rozbicie dwóch płytek z różnica w „elektroujemności”).
W ogniwach litowo-jonowych lit jest zawsze łączony z innymi pierwiastkami. Lit metaliczny jest używany tylko w jednorazowych bateriach litowych, takich jak litowe ogniwa pastylkowe na płycie głównej komputera. używał akumulatorów Ni-Cad i ładował je, gdy komputer był włączony . Ale ci mieli własne problemy. Baterie pastylkowe mogą utrzymywać zegar CMOS przez około 3 lata normalnego użytkowania, dłużej, jeśli rzadko wyłączasz komputer. Cały ten schemat jest nieco przestarzały, ponieważ ustawienia można łatwo przechowywać w pamięci EEPROM systemu BIOS, a zegar może aktualizować się z Internetu po załadowaniu systemu operacyjnego. Zamiast wyrzucanej komórki można też użyć małej, ultra nasadki. Ale komórki są tanie i wystarczają na 3 lata, czyli mniej więcej tak długo, jak przeciętny użytkownik i tak utrzymuje komputer.
Wydaje mi się, że trochę nie na temat…
W przyszłości łączenie elektrolitów półprzewodnikowych i dodatkowych warstw nanorurek ultra-czapkowych w bateriach mobilnych ostatecznie zdominuje rynek, a konieczność wymiany baterii w urządzeniu mobilnym stanie się przeszłością, podobnie jak płonące baterie. Ogniwa wykorzystujące jony Al3 + prawdopodobnie zastąpią ogniwa Li +, ponieważ potencjalna gęstość energii jest znacznie wyższa, a koszt Al vs Li jest znacznie niższy. Chemia jest skomplikowana, ale pracuje nad nią wiele grup badawczych.
Proste pytanie, długa odpowiedź.