Différence entre les électrons de Valence et les électrons libres

Différence principale - électrons de Valence vs électrons libres

Un atome est composé de trois types de particules subatomiques: les électrons, les protons et les neutrons. Les protons et les neutrons sont dans le noyau de l'atome. Les électrons sont situés à l'extérieur du noyau. Ces électrons sont en mouvement continu autour du noyau à certaines distances. Les voies dans lesquelles se déplacent ces électrons sont appelées coques ou orbitales d'électrons. Un atome peut avoir une ou plusieurs orbitales. Les électrons de valence sont les électrons que l'on peut trouver dans l'orbitale la plus externe d'un atome. Les électrons libres ne sont pas liés aux atomes. Ces électrons peuvent être trouvés dans les structures de réseau. Ils sont en libre circulation à l'intérieur du réseau. La principale différence entre les électrons de valence et les électrons libres est que le nombre d'électrons est une propriété élémentaire alors que le nombre d'électrons libres est une propriété de réseau.

Zones clés couvertes

1. Que sont les électrons de valence
      - Définition, exemples, effet sur l'état d'oxydation
2. Que sont les électrons libres?
      - Définition, occurrence
3. Quelle est la différence entre les électrons de Valence et les électrons libres
      - Comparaison des différences clés

Termes clés: Atome, numéro atomique, électrons, électrons libres, réseau, métal, neutrons, noyau, orbital, protons, électrons de Valence

Que sont les électrons de valence

Les électrons de valence sont des électrons présents dans les orbitales extérieures d'un atome. Ce sont les électrons qui ont le moins d'attraction sur le noyau d'un atome. En effet, les électrons de valence sont situés sur une longue distance par rapport aux autres électrons de cet atome..

Les électrons de valence sont responsables des réactions chimiques et de la liaison chimique d'un atome. Puisque l'attraction entre les électrons de valence et le noyau d'un atome est moindre, les électrons de valence peuvent facilement être éliminés (que les électrons des orbitales internes). Ceci est important dans la formation de composés ioniques et de composés covalents. En perdant des électrons de valence, les atomes peuvent former des cations. Le partage des électrons de valence d'un atome avec les électrons de valence d'un autre atome forme des liaisons covalentes.

Groupe dans le tableau périodique	Nombre d'électrons de valence
Groupe 1 (ex: Na, K)	1
Groupe 2 (ex: Ca, Mg)	2
Groupe 13 (ex: B, Al)	3
Groupe 14 (ex: C, Si)	4
Groupe 15 (ex: N, P)	5
Groupe 16 (ex: O, S)	6
Groupe 17 (ex: F, Cl)	7
Groupe 18 (ex: He, Ne)	8

Pour les éléments de bloc s et les éléments de bloc p, les électrons de valence se trouvent dans l'orbitale la plus externe. Mais pour les éléments de transition, les électrons de valence peuvent également être présents dans les orbitales internes. Cela est dû à la différence d'énergie entre les sous-orbitaux. Par exemple, le nombre atomique de manganèse (Mn) est 25. La configuration électronique du cobalt est [Ar] 3d⁵4s². Les électrons de valence du cobalt devraient être dans l’orbite 4S. Mais il y a 7 électrons de valence dans Mn. Les électrons de l’orbite 3d sont également considérés comme des électrons de valence car l’orbite 3d est située à l’extérieur de l’orbite 4s (l’énergie de la 3d est supérieure à celle de l’orbite 4s)..

Figure 1: électrons de valence de carbone

L'état d'oxydation d'un atome dépend des électrons de valence de cet atome. Certains atomes éliminent les électrons de valence afin de se stabiliser. Ensuite, l'état d'oxydation de cet atome augmente. Certains atomes gagnent plus d'électrons dans l'orbitale la plus externe. Ensuite, le nombre d'électrons de valence de cet atome augmente. Il diminue l'état d'oxydation de l'atome.

Que sont les électrons libres?

Les électrons libres sont des électrons qui ne sont pas attachés à un atome. Les électrons libres ne peuvent pas être trouvés partout. En effet, un électron isolé est très réactif et peut réagir avec n'importe quoi. Mais dans les structures cristallines et les métaux, des électrons libres peuvent être trouvés.

Les électrons libres sont les électrons délocalisés du réseau. Dans les structures cristallines, certains électrons ne restent pas à leur place en raison de défauts cristallins. Ils deviennent des électrons libres qui peuvent se déplacer n'importe où à l'intérieur du réseau. Ces électrons sont responsables de la conduction de la chaleur et de l'électricité.

Figure 2: Electrons libres dans un réseau métallique

Dans les métaux, il y a des électrons libres entre les ions métalliques. C'est un réseau d'ions métalliques dans une mer d'électrons libres. Ces électrons libres peuvent conduire la chaleur et l'électricité à travers le métal. Ces électrons libres peuvent conduire un courant électrique via le métal.

Différence entre les électrons de Valence et les électrons libres

Définition

Électrons de valence: Les électrons de valence sont les électrons présents dans les orbitales extérieures d'un atome.

Électrons libres: Les électrons libres sont des électrons qui ne sont pas attachés à un atome.

Attraction vers le noyau

Électrons de valence: Les électrons de valence ont moins d'attraction sur le noyau d'un atome.

Électrons libres: Les électrons libres n'ont aucune attraction vers le noyau d'un atome.

Une liaison chimique

Électrons de valence: Les électrons de valence sont responsables de la liaison chimique d'un atome.

Électrons libres:  Les électrons libres ne sont pas impliqués dans la liaison chimique.

Conduction de chaleur et d'électricité

Électrons de valence: Les électrons de valence ne peuvent pas conduire la chaleur et l'électricité.

Électrons libres: Les électrons libres sont responsables de la conduction de la chaleur et de l'électricité.

La nature

Électrons de valence: Le nombre d'électrons de valence est une propriété élémentaire.

Électrons libres: Le nombre d'électrons libres est une propriété du réseau.

Conclusion

Les électrons de valence sont des électrons qui sont liés de manière lâche à un atome. Les électrons libres sont complètement non liés à un atome. Les électrons de valence sont responsables des réactions chimiques et de la liaison chimique des atomes. Les électrons libres participent à la conduction de la chaleur et de l’électricité d’une structure en réseau. Il existe de nombreuses différences entre les électrons de valence et les électrons libres. La principale différence est que le nombre d'électrons est une propriété élémentaire alors que le nombre d'électrons libres est une propriété de réseau..

Références:

1. «Valence électron». Wikipedia, Wikimedia Foundation, 29 octobre 2017, disponible ici..
2. “The Free Electron.” Centre de ressources pour les END, disponible ici.

Courtoisie d'image:

1. «Règle diagonale du carbone» Par CK-12 Foundation (raster), Adrignola (vecteur) - Fichier: High School Chemistry.pdf, page 317 (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia