価電子と自由電子の違い

主な違い – 価電子と自由電子

原子は、電子、陽子、中性子の 3 種類の亜原子粒子で構成されています。陽子と中性子は原子核の中にあります。電子は原子核の外にあります。これらの電子は、一定の距離で原子核の周りを連続的に移動しています。これらの電子が移動する経路は、電子殻または軌道と呼ばれます。 1 つの原子は 1 つまたは複数の軌道を持つことができます。価電子は、原子の最も外側の軌道にある電子です。自由電子は原子に束縛されていません。これらの電子は、格子構造で見つけることができます。それらは格子の中で自由に動きます。価電子と自由電子の主な違いは、電子の数は元素の特性であるのに対し、自由電子の数は格子の特性であるということです。

対象となる主な分野

1.価電子とは
– 定義、例、酸化状態への影響
2.自由電子とは
– 定義、出現
3.価電子と自由電子の違いは何ですか
– 主な違いの比較

重要な用語:原子、原子番号、電子、自由電子、格子、金属、中性子、原子核、軌道、陽子、価電子

価電子とは

価電子は、原子の最も外側の軌道に存在する電子です。これらは、原子核への引き付けが最も少ない電子です。これは、価電子がその原子の他の電子よりも遠くにあるためです.

価電子は、原子の化学反応と化学結合を担っています。価電子と原子核との間の引力は小さいため、価電子は（内部軌道の電子よりも）簡単に除去できます。これは、イオン化合物および共有結合化合物の形成において重要です。価電子を失うことにより、原子は陽イオンを形成できます。原子の価電子を別の原子の価電子と共有すると、共有結合が形成されます。

s ブロック要素と p ブロック要素の場合、価電子は最外軌道にあります。しかし、遷移元素の場合、価電子は内側の軌道にも存在する可能性があります。これは、準軌道間のエネルギー差によるものです。たとえば、マンガン (Mn) の原子番号は 25 です。コバルトの電子配置は [Ar] 3d4s です。コバルトの価電子は 4s 軌道にあるはずです。しかし、Mn には 7 つの価電子があります。 3d 軌道は 4s 軌道の外側にある (3d のエネルギーは 4s 軌道よりも高い) ため、3d 軌道の電子も価電子と見なされます。

図 1:炭素の価電子

原子の酸化状態は、その原子の価電子に依存します。一部の原子は、安定化するために価電子を取り除きます。次に、その原子の酸化状態が増加します。一部の原子は、最も外側の軌道でより多くの電子を獲得します。次に、その原子の価電子の数が増加します。原子の酸化状態を低下させます。

自由電子とは

自由電子は、原子に結合していない電子です。自由電子はどこにでもあるわけではありません。これは、孤立した電子が非常に反応性が高く、何とでも反応できるためです。しかし、結晶構造と金属では、自由電子が見つかります。

自由電子は、格子から非局在化した電子です。結晶構造では、結晶欠陥のために一部の電子がその場所にとどまりません。それらは、格子内のどこにでも移動できる自由電子になります。これらの電子は、熱と電気の伝導を担っています。

図 2:金属格子内の自由電子

金属では、金属イオン間に自由電子があります。それは、自由電子の海にある金属イオンの格子です。これらの自由電子は、金属を通して熱と電気を伝導することができます。これらの自由電子は、金属を介して電流を伝導できます。

価電子と自由電子の違い

定義

価電子: 価電子は、原子の最も外側の軌道に存在する電子です。

自由電子: 自由電子は、原子に結合していない電子です。

核への引力

価電子: 価電子は、原子核への引力が弱くなります。

自由電子: 自由電子は、原子核に向かって引力を持ちません。

化学結合

価電子: 価電子は、原子の化学結合を担っています。

自由電子: 自由電子は化学結合に関与しません。

熱と電気の伝導

価電子: 価電子は熱と電気を伝導できません。

自由電子: 自由電子は、熱と電気の伝導を担っています。

自然

価電子: 価電子の数は元素の特性です。

自由電子: 自由電子の数は格子特性です。

結論

価電子は、原子にゆるく結合している電子です。自由電子はどの原子にも完全に束縛されていません。価電子は、原子の化学反応と化学結合を担っています。自由電子は、格子構造の熱伝導と電気伝導に関与しています。価電子と自由電子には多くの違いがあります。主な違いは、電子の数は元素の特性であるのに対し、自由電子の数は格子の特性であることです。