Cel mai bun răspuns
Atomii au dorința de a pierde sau de a câștiga un electron pentru a fi stabili. Odată ce au câștigat sau au pierdut niște electroni, au o sarcină asociată lor, deoarece numerele lor de electroni și protoni nu se mai echilibrează. Dar ce determină ce se întâmplă cu electronii pe care îi are un atom? Totul are legătură cu numărul de electroni în învelișul de valență al unui atom.
Câți electroni are un atom?
Pentru a găsi câți electroni are un atom, te uiți pur și simplu la numărul atomic. Numărul de electroni = numărul atomic . Clorul, de exemplu, are un număr atomic de 17. Asta înseamnă că are 17 electroni.
Dacă clorul va pierde sau va câștiga electroni depinde de modul în care acești 17 electroni sunt configurați în jurul nucleului.
Configurare electronică
Pierderea sau câștigul de electroni are loc pentru a face un atom mai stabil. De îndată ce are loc acest proces, nu mai este numit atom ci un ion .
Vă puteți gândi la electronii care sunt ordonați în inele din jurul nucleului unui atom. Primul inel trebuie să conțină doi electroni pentru a fi plin. Următorul trebuie să conțină opt. În general, odată ce coaja de valență este plină, atomul este fericit. Nici nu vrea să câștige sau să piardă un electron.
Ce este învelișul de valență al unui atom?
valence shell este învelișul exterior al electronilor care înconjoară un atom. Numărul de electroni din acest înveliș este important pentru a determina cum va reacționa atomul și care ar putea deveni sarcina ionului.
Multe dintre elementele la care vă gândiți cel mai adesea în clasa de biologie și chimie au nevoie de opt electroni în coaja lor de valență pentru a fi stabili. Aceasta este denumită regula octetului .
Spuneți că știți că un atom are 10 electroni (vă puteți da seama ce element este acesta? ?). Câți ar fi în cochilia de valență? Mai întâi scoți doi din 10, deoarece primul ring are 2 alegeri. Aceasta lasă opt electroni. Asta înseamnă că în învelișul de valență există opt electroni și că învelișul de valență este plin.
Dacă învelișul de valență este plin, atunci nu se va întâmpla nimic. Atomul nu se va ioniza. Ca urmare, nu va exista nicio încărcare pe atom.
În acest exemplu, aveți neon (v-ați dat seama că este neon?). Neonul are o coajă de valență completă și, prin urmare, nu are încărcare. Deci, ce se întâmplă când coaja de valență nu este „plină?
Devenind un Ion
Atomii vor să aibă un coajă de valență completă și vor să o facă cât mai ușor posibil.
De exemplu, uitați-vă din nou la clor. Are 17 electroni. Câți sunt în valență? Primele două niveluri vor fi plin cu 10 electroni. Asta înseamnă că rămân șapte electroni în cochilia de valență. Aceasta înseamnă că clorul dorește să câștige un electron pentru a avea o cochilie de valență completă. Odată ce câștigă singurul electron ce se întâmplă cu sarcina? >
Pentru început, electronii și protonii sunt echilibrați. Clorul are 17 electroni (o sarcină de -17) și 17 protoni (o sarcină de +17), deci sarcina generală este zero. Odată ce clorul câștigă un electron totuși, totalul devine -1 deoarece există acum 18 electroni și încă 17 protoni. Ca rezultat, clorul este un ion încărcat negativ. Se scrie ca: Cl-.
Ionii încărcați negativ sunt numiți anioni . Dar ionii încărcați pozitiv? Acestea sunt numite cationi . Uitați-vă la acest exemplu despre cum se formează un cation:
Magneziul este numărul atomic 12. Asta înseamnă că are 12 electroni și 12 protoni. Acum, cum sunt configurate alegerile și câți electroni sunt în cochilia de valență?
Primele două cochilii sunt pline, prima cu doi electroni și a doua cu opt. Mai rămân doar doi electroni din carcasa de valență. Acum, atomii ar putea câștiga șase electroni pentru a ajunge la opt pentru o coajă completă sau ar putea pierde doi pentru a ajunge la o coajă completă. A doua cale este mult mai ușoară. Ca rezultat, magneziul pierde doi electroni.
După pierderea a doi electroni, sarcina de pe atom devine +2 deoarece există acum 10 electroni (-10) și 12 protoni (+12). Este scris ca: Mg2 +.
Încărcarea ionilor și tabelul periodic
Există o tendință de formare a ionilor pe tabelul periodic. Grupurile 1, 2, 13 și 14 tind să devină încărcate pozitiv. Acest lucru înseamnă că ar prefera să piardă niște electroni pentru a ajunge la o coajă completă de valență.
În cele din urmă, în grupa 18, sunt gazele nobile. Aceste elemente au deja o coajă de valență completă.Din acest motiv, este puțin probabil să piardă sau să câștige un electron și sunt extrem de stabile.
Răspuns
După cum afirmă toate răspunsurile, litiul are 1 electron dintr-un total de 3 care poate reacționa cu ușurință . Deci ionul Li + ar avea o încărcare de peste 1.
Acest lucru este ușor de descoperit. Deci, de ce ai vrut să știi?
Cred că motivul pentru care le place litiul în baterii este atât din cauza greutății sale, este cel mai ușor metal, cât și de dimensiunea sa, ionul este cel mai mic dintre elemente din clasa sa, astfel încât să puteți împacheta mai mulți ioni pe o placă în baterie pe zona electrodului și astfel să obțineți o densitate de încărcare mai mare. Deci, în general, veți obține mai multă energie de la o baterie mai mică, mai ușoară. În aplicațiile în care dimensiunea și greutatea sunt importante, ca în un laptop sau un telefon mobil, acest lucru face ca Li-ion să fie bateria actuală la alegere. Chimia este mai complicată decât multe „baterii” (celulele reîncărcabile nu sunt de fapt baterii, sunt acumulatori. Bateriile creează energie prin defectarea a două plăci cu o diferență în „electronegativitate”).
În celulele Li-ion, litiul este întotdeauna combinat cu alte elemente. Litiul metalic este utilizat numai în bateriile litiu consumabile, cum ar fi celulele monede litiu de pe o placă de bază a computerului. obișnuia să folosească celule Ni-Cad și să le reîncarce în timp ce computerul era pornit . Dar aceia au avut probleme proprii. Celulele monede pot menține un ceas CMOS timp de aproximativ 3 ani de utilizare normală, mai mult dacă opriți rareori computerul. Întreaga schemă este oarecum învechită, deoarece setările ar putea fi stocate cu ușurință în BIOS EEPROM, iar ceasul se poate actualiza de la Internet atunci când sistemul de operare se încarcă. Sau un capac ultra mic ar putea fi folosit în locul unei celule aruncate. Dar celulele sunt ieftine și durează 3 ani, ceea ce este aproximativ atâta timp cât utilizatorul mediu păstrează oricum un computer.
Un pic în afara subiectului, cred …
Mă aștept în în viitor, împerecherea electroliților în stare solidă și straturile suplimentare de capac cu nanotuburi în bateriile mobile vor domina în cele din urmă piața, iar nevoia de a înlocui bateria într-un dispozitiv mobil va fi un lucru din trecut, la fel ca și bateriile care iau foc. Celulele care utilizează ioni Al3 + vor înlocui probabil celulele Li +, deoarece densitatea potențială a energiei este mult mai mare, iar costul Al vs. Li este semnificativ mai mic. Chimia este complicată, dar o serie de grupuri de cercetare lucrează la ea.
Întrebare simplă, răspuns lung.