Nastavnici fizike i hemije u obrazovne institucije poznato je da je mnogo lakše objasniti neku temu ako pribjegnete analogijama ili koristite približne primjere, objašnjavajući „na prste“. Iako dati opisi možda ne odgovaraju u potpunosti općeprihvaćenom modelu, ipak ovaj pristup daje svoje rezultate. Tako je to u atomska fizika.

Hemijska svojstva supstance je relativno lako objasniti ako koristite teoriju atomska struktura, koji je 1911. predložio engleski fizičar E. Rutherford. Uprkos činjenici da je njegov model samo djelimično ispravan, to je sasvim dovoljno za razumijevanje tekućih procesa. Danas ćemo govoriti o tome šta su valentni elektroni i kakav je njihov odnos sa svojstvima materijala koji se proučava. Ali prvo, prisjetimo se planetarnog modela strukture atoma.

Rutherford je utvrdio da atom nije nedjeljiva čestica, kao što se ranije mislilo, već se sastoji od teškog jezgra u centru i elektrona koji se okreću oko njega. jezgro je pozitivno (+), dok su elektroni, zauzvrat, negativni (-). Osam godina nakon objavljivanja svoje teorije, Rutherford je uspio provesti jedinstven eksperiment za ono vrijeme - pretvoriti dušik u kisik. Eksperiment se sastojao u "bombardiranju" atoma dušika alfa česticama. Nakon sudara nastali su atom kiseonika i jedna "ekstra" čestica koja je imala pozitivan naboj, kasnije nazvan proton.

Teorija je poprimila potpuni oblik: jezgro uključuje protone, koristeći magnetne sile da drže elektrone u orbitama. Pošto je atom električno neutralan, a proton i elektron se privlače, njihove ukupne količine su jednake. Godine 1932. fizičar J. Chadwick otkrio je da, osim protona, jezgro sadrži i čestice bez naboja - neutrone. Oni su ti koji su odgovorni za masu. Ovisno o energiji elektrona, može se nalaziti na različitim udaljenostima od jezgra. Valentni elektroni su one negativno nabijene čestice koje:

• nalaze se na maksimalnoj udaljenosti od jezgra, u vanjskim orbitama;
• mogu stupiti u interakciju sa susjednim atomima.

Interakciju treba shvatiti kao sposobnost napuštanja atomske orbite ili promjene putanje kretanja.

Valentni elektroni se određuju vrlo jednostavno - prema periodnom sistemu. Za glavne elemente (osim za podgrupe, jer tamo postoje izuzeci) uslov je tačan: maksimalni broj valentnih elektrona odgovara broju grupe u kojoj se nalazi element koji se proučava. Atom koji ima veliki teorijski broj takvih čestica nerado ih daje drugim atomima, pa je oksidant (odnosi ono što nedostaje). I, obrnuto, s malim brojem grupe, valentni elektroni se lako odaju od elementa, u interakciji. U ovom slučaju mi pričamo o redukcionom sredstvu ili atomu donora.

Valentni elektroni direktno zavise od stanja atoma. Dakle, ako mu se izvana na ovaj ili onaj način prenese dodatna energija (prenesena u pobuđeno stanje), tada će biti više orbita valentnih čestica.

Podaci o valentnosti materijala omogućavaju vam da ih aktivno koristite, predviđajući rezultat. Na primjer, hemijski izvori električna struja Na bazi elektrolita koriste se takvi elementi koji su sposobni davati i primati elektrone. Neutralni materijal bi u ovom slučaju bio beskoristan. Lako je pretpostaviti da ako sve eksterno elektronske ljuske atomi su ispunjeni, onda je takav element kemijski neutralan i ne stupa u interakciju s drugim atomima (ili je sila interakcije toliko zanemarljiva da se može zanemariti). Upečatljiv primjer za to su inertni plinovi.