Principal diferença - elétrons de valência vs elétrons livres

Um átomo é composto de três tipos de partículas subatômicas: elétrons, prótons e nêutrons. Prótons e nêutrons estão no núcleo do átomo. Os elétrons estão localizados fora do núcleo. Esses elétrons estão em movimento contínuo ao redor do núcleo a certas distâncias. Os caminhos pelos quais esses elétrons se movem são chamados de camadas de elétrons ou orbitais. Um átomo pode ter um ou mais orbitais. Elétrons de valência são os elétrons que podem ser encontrados no orbital mais externo de um átomo. Os elétrons livres não estão ligados aos átomos. Esses elétrons podem ser encontrados em estruturas reticuladas. Eles estão em movimento livre dentro da rede. A principal diferença entre elétrons de valência e elétrons livres é que o número de elétrons é uma propriedade elementar, enquanto o número de elétrons livres é uma propriedade da rede.

Principais áreas cobertas

1. O que são elétrons de valência - Definição, Exemplos, Efeito no Estado de Oxidação 2. O que são elétrons livres - Definição, Ocorrência 3. Qual é a diferença entre elétrons de valência e elétrons livres - Comparação das principais diferenças

Termos-chave: átomo, número atômico, elétrons, elétrons livres, rede, metal, nêutrons, núcleo, orbital, prótons, elétrons de valência

O que são elétrons de valência

Os elétrons de valência são elétrons presentes nos orbitais mais externos de um átomo. Esses são os elétrons que menos atraem o núcleo de um átomo. Isso ocorre porque os elétrons de valência estão localizados a uma distância maior do que os outros elétrons desse átomo.

Os elétrons de valência são responsáveis ​​por reações químicas e ligações químicas de um átomo. Como a atração entre os elétrons de valência e o núcleo de um átomo é menor, os elétrons de valência podem ser facilmente removidos (do que os elétrons nos orbitais internos). Isso é importante na formação de compostos iônicos e compostos covalentes. Ao perder elétrons de valência, os átomos podem formar cátions. Compartilhar elétrons de valência de um átomo com os elétrons de valência de outro átomo forma ligações covalentes.

Grupo na Tabela Periódica	Número de elétrons de valência
Grupo 1 (ex: Na, K)	1
Grupo 2 (ex: Ca, Mg)	2
Grupo 13 (ex: B, Al)	3
Grupo 14 (ex: C, Si)	4
Grupo 15 (ex: N, P)	5
Grupo 16 (ex: O, S)	6
Grupo 17 (ex: F, Cl)	7
Grupo 18 (ex: He, Ne)	8

Para os elementos do bloco s e os elementos do bloco p, os elétrons de valência estão no orbital mais externo. Mas, para os elementos de transição, os elétrons de valência também podem estar presentes nos orbitais internos. Isso se deve à diferença de energia entre os suborbitais. Por exemplo, o número atômico do manganês (Mn) é 25. A configuração eletrônica do cobalto é [Ar] 3d⁵4s². Os elétrons de valência do cobalto devem estar no orbital 4s. Mas existem 7 elétrons de valência em Mn. Os elétrons no orbital 3d também são considerados elétrons de valência porque o orbital 3d está localizado fora do orbital 4s (a energia de 3d é maior do que o orbital 4s).

Figura 1: Elétrons de Valência de Carbono

O estado de oxidação de um átomo depende dos elétrons de valência desse átomo. Alguns átomos removem elétrons de valência para se estabilizar. Então, o estado de oxidação desse átomo aumenta. Alguns átomos ganham mais elétrons no orbital mais externo. Então, o número de elétrons de valência desse átomo aumenta. Ele diminui o estado de oxidação do átomo.

O que são elétrons livres

Elétrons livres são elétrons que não estão ligados a um átomo. Elétrons livres não podem ser encontrados em todos os lugares. Isso ocorre porque um elétron solitário é muito reativo e pode reagir com qualquer coisa. Mas em estruturas cristalinas e metais, elétrons livres podem ser encontrados.

Elétrons livres são os elétrons deslocalizados da rede. Nas estruturas cristalinas, alguns elétrons não permanecem em seus lugares devido a defeitos do cristal. Eles se tornam elétrons livres que podem se mover para qualquer lugar dentro da rede. Esses elétrons são responsáveis ​​pela condução de calor e eletricidade.

Figura 2: Elétrons Livres em uma Estrutura de Metal

Nos metais, existem elétrons livres entre os íons metálicos. É uma rede de íons metálicos em um mar de elétrons livres. Esses elétrons livres podem conduzir calor e eletricidade através do metal. Esses elétrons livres podem conduzir uma corrente elétrica através do metal.

Diferença entre elétrons de valência e elétrons livres

Definição

Elétrons de valência: Os elétrons de valência são os elétrons presentes nos orbitais mais externos de um átomo.

Elétrons Livres: Elétrons livres são elétrons que não estão ligados a um átomo.

Atração para o Núcleo

Elétrons de valência: Os elétrons de valência têm menos atração para o núcleo de um átomo.

Elétrons Livres: Os elétrons livres não têm atração pelo núcleo de um átomo.

Ligação química

Elétrons de valência: Os elétrons de valência são responsáveis ​​pela ligação química de um átomo.

Elétrons Livres: Os elétrons livres não estão envolvidos nas ligações químicas.

Condução de Calor e Eletricidade

Elétrons de valência: Os elétrons de valência não podem conduzir calor e eletricidade.

Elétrons Livres: Os elétrons livres são responsáveis ​​pela condução de calor e eletricidade.

Natureza

Elétrons de valência: O número de elétrons de valência é uma propriedade elementar.

Elétrons Livres: O número de elétrons livres é uma propriedade da rede.

Conclusão

Elétrons de valência são elétrons fracamente ligados a um átomo. Os elétrons livres são completamente desvinculados de qualquer átomo. Os elétrons de valência são responsáveis ​​pelas reações químicas e ligações químicas dos átomos. Os elétrons livres participam da condução de calor e eletricidade de uma estrutura de rede. Existem muitas diferenças entre os elétrons de valência e os elétrons livres. A principal diferença é que o número de elétrons é uma propriedade elementar, enquanto o número de elétrons livres é uma propriedade da rede.

Referências:

1. “Elétron de valência.” Wikipedia, Wikimedia Foundation, 29 de outubro de 2017, disponível aqui.2. “The Free Electron.” Centro de recursos NDT, disponível aqui.

Cortesia de imagem:

1. “Carbon diagonal rule” Por CK-12 Foundation (raster), Adrignola (vetor) - Arquivo: High School Chemistry.pdf, página 317 (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia