Differenza tra elettroni di valenza ed elettroni liberi

Differenza principale - Elettroni di valenza contro elettroni liberi

Un atomo è composto da tre tipi di particelle subatomiche: elettroni, protoni e neutroni. Protoni e neutroni sono nel nucleo dell'atomo. Gli elettroni si trovano all'esterno del nucleo. Questi elettroni sono in continuo movimento intorno al nucleo a certe distanze. I percorsi in cui questi elettroni si muovono sono chiamati gusci elettronici o orbitali. Un atomo può avere uno o più orbitali. Gli elettroni di valenza sono gli elettroni che possono essere trovati nell'orbitale più esterno di un atomo. Gli elettroni liberi non sono legati agli atomi. Questi elettroni possono essere trovati in strutture reticolari. Sono in libera circolazione all'interno del reticolo. La principale differenza tra elettroni di valenza ed elettroni liberi è quella il numero di elettroni è una proprietà elementale mentre il numero di elettroni liberi è una proprietà reticolare.

Aree chiave coperte

1. Cosa sono gli elettroni di valenza
      - Definizione, esempi, effetti sullo stato di ossidazione
2. Cosa sono gli elettroni liberi
      - Definizione, Evento
3. Qual è la differenza tra gli elettroni di valenza e gli elettroni liberi
      - Confronto tra le principali differenze

Termini chiave: Atomo, numero atomico, elettroni, elettroni liberi, reticolo, metallo, neutroni, nuclei, orbitale, protoni, elettroni di valenza

Cosa sono gli elettroni di valenza

Gli elettroni di valenza sono elettroni presenti negli orbitali più esterni di un atomo. Questi sono gli elettroni che hanno la minima attrazione verso il nucleo di un atomo. Questo perché gli elettroni di valenza si trovano in una lunga distanza rispetto ad altri elettroni di quell'atomo.

Gli elettroni di valenza sono responsabili delle reazioni chimiche e del legame chimico di un atomo. Poiché l'attrazione tra gli elettroni di valenza e il nucleo di un atomo è inferiore, gli elettroni di valenza possono essere facilmente rimossi (rispetto agli elettroni negli orbitali interni). Questo è importante nella formazione di composti ionici e composti covalenti. Perdendo gli elettroni di valenza, gli atomi possono formare cationi. La condivisione di elettroni di valenza di un atomo con gli elettroni di valenza di un altro atomo forma legami covalenti.

Raggruppa nella tavola periodica	Numero di elettroni di valenza
Gruppo 1 (es: Na, K)	1
Gruppo 2 (es: Ca, Mg)	2
Gruppo 13 (ex: B, Al)	3
Gruppo 14 (ex: C, Si)	4
Gruppo 15 (es: N, P)	5
Gruppo 16 (ex: O, S)	6
Gruppo 17 (ex: F, Cl)	7
Gruppo 18 (ex: He, Ne)	8

Per gli elementi di blocco s e gli elementi di blocco p, gli elettroni di valenza si trovano nell'orbitale più esterno. Ma per gli elementi di transizione, gli elettroni di valenza possono essere presenti anche negli orbitali interni. Ciò è dovuto alla differenza di energia tra i suborbitali. Ad esempio, il numero atomico di Manganese (Mn) è 25. La configurazione elettronica del cobalto è [Ar] 3d⁵4s². Gli elettroni di valenza del cobalto dovrebbero essere nell'orbitale 4s. Ma ci sono 7 elettroni di valenza in Mn. Gli elettroni nell'orbitale 3d sono anche considerati come elettroni di valenza perché l'orbitale 3d si trova all'esterno dell'orbitale 4s (l'energia di 3d è superiore all'orbitale di 4s).

Figura 1: Valence Electron of Carbon

Lo stato di ossidazione di un atomo dipende dagli elettroni di valenza di quell'atomo. Alcuni atomi rimuovono gli elettroni di valenza per stabilizzarsi. Quindi aumenta lo stato di ossidazione di quell'atomo. Alcuni atomi guadagnano più elettroni nell'orbitale più esterno. Quindi aumenta il numero di elettroni di valenza di quell'atomo. Riduce lo stato di ossidazione dell'atomo.

Cosa sono gli elettroni liberi

Gli elettroni liberi sono elettroni che non sono collegati ad un atomo. Gli elettroni liberi non possono essere trovati ovunque. Questo perché un elettrone solitario è molto reattivo e può reagire con qualsiasi cosa. Ma nelle strutture cristalline e nei metalli si possono trovare elettroni liberi.

Gli elettroni liberi sono gli elettroni delocalizzati dal reticolo. Nelle strutture cristalline, alcuni elettroni non rimangono al loro posto a causa di difetti cristallini. Diventano elettroni liberi che possono muoversi ovunque all'interno del reticolo. Questi elettroni sono responsabili della conduzione di calore ed elettricità.

Figura 2: elettroni liberi in un reticolo metallico

Nei metalli ci sono elettroni liberi tra gli ioni metallici. È un reticolo di ioni metallici in un mare di elettroni liberi. Questi elettroni liberi possono condurre calore ed elettricità attraverso il metallo. Questi elettroni liberi possono condurre una corrente elettrica attraverso il metallo.

Differenza tra elettroni di valenza ed elettroni liberi

Definizione

Elettroni di valenza: Gli elettroni di valenza sono gli elettroni presenti negli orbitali più esterni di un atomo.

Elettroni liberi: Gli elettroni liberi sono elettroni che non sono collegati ad un atomo.

Attrazione al Nucleo

Elettroni di valenza: Gli elettroni di valenza hanno meno attrazione verso il nucleo di un atomo.

Elettroni liberi: Gli elettroni liberi non hanno attrazione verso il nucleo di un atomo.

Legame chimico

Elettroni di valenza: Gli elettroni di valenza sono responsabili del legame chimico di un atomo.

Elettroni liberi:  Gli elettroni liberi non sono coinvolti nel legame chimico.

Conduzione di calore ed elettricità

Elettroni di valenza: Gli elettroni di valenza non possono condurre calore ed elettricità.

Elettroni liberi: Gli elettroni liberi sono responsabili della conduzione di calore ed elettricità.

Natura

Elettroni di valenza: Il numero di elettroni di valenza è una proprietà elementale.

Elettroni liberi: Il numero di elettroni liberi è una proprietà reticolare.

Conclusione

Gli elettroni di valenza sono elettroni che sono legati liberamente a un atomo. Gli elettroni liberi non sono completamente legati a nessun atomo. Gli elettroni di valenza sono responsabili delle reazioni chimiche e del legame chimico degli atomi. Gli elettroni liberi prendono parte alla conduzione di calore ed elettricità di una struttura reticolare. Ci sono molte differenze tra elettroni di valenza ed elettroni liberi. La differenza principale è che il numero di elettroni è una proprietà elementale mentre il numero di elettroni liberi è una proprietà reticolare.

Riferimenti:

1. "Valence electron." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 29 ottobre 2017, disponibile qui.
2. Centro risorse NDT "The Free Electron", disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "Carbon diagonal rule" di CK-12 Foundation (raster), Adrignola (vector) - File: High School Chemistry.pdf, pagina 317 (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia