تعريف تكافؤ العناصر الكيميائية
تكافؤ العناصر الكيميائية هو عدد الإلكترونات التي يجب أن تفقدها الذرة، أو تكتسبها حتى تستقر، أي حتى يصل عدد إلكترونات في مدارها الأخير إلى سعته القصوى، ويحدد تكافؤ العناصر الكيميائية عدد الروابط التي يمكن للعنصر تكوينها مع ذرات أخرى.[١][٢]
ولفهم المصطلح بشكل أكبر، تخيل ذرة عنصر ما يتم ترتيب الإلكترونات فيها في مدارات مختلفة تسمى K وL وM وN، بحيث تسمى الإلكترونات الموجودة في الغلاف الخارجي أو مدار الذرة الأخير؛ إلكترونات التكافؤ، أو الإلكترونات الحرة، وهذا لأنها تحتوي عادةً على طاقة أكبر من الإلكترونات الموجودة في المدارات الأخرى.[١][٢][٣]
إذا كان المدار الخارجي ممتلئًا تمامًا، سيكون نشاط الذرة ضئيلًا جدًا أو معدومًا، تمامًا كما في الغازات النبيلة، إذ إنها العناصر الأقل تفاعلًا في الجدول الدوري.
طرق تحديد التكافؤ
فيما يلي الطرق الأكثر شيوعًا في تحديد التكافؤ للعناصر الكيميائية:[٢][٣]
استخدام الجدول الدوري
في هذه الطريقة يتم حساب التكافؤ بالرجوع إلى مخطط الجدول الدوري، لعناصر العمود الأول من الجدول تكافؤ +1 مثل الهيدروجين أو الليثيوم أو الصوديوم بسبب قدرتها على فقد إلكترون واحد في التفاعلات الكيميائية، وبالمثل إن جميع العناصر الموجودة في العمود 17 لها تكافؤ -1 مثل الفلور والكلور بسبب قدرتها على اكتساب إلكترون واحد في التفاعلات الكيميائي، أما الغازات النبيلة فلها تكافؤ 0 في العمود 18.
ومع أن هذه الطريقة من الطرق الشائعة لتحديد تكافؤ العناصر، إلّا أنه لا يمكن استخدامها في تحديد تكافؤ كافة عناصر الجدول الدوري، حيث تحتوي بعض العناصر مثل النحاس والحديد والذهب على أغلفة نشطة متعددة، ويُلاحظ هذا الاستثناء عادةً في العناصر الانتقالية من العمود 3 إلى 10، والعناصر الثقيلة من العمود 11 إلى 14، مثل اللانثانيدات (57-71) والأكتينيدات (89-103).
قاعدة الثمانية
إذا لم نتمكن من استخدام الجدول الدوري لتحديد التكافؤ، فسيتم اتباع قاعدة الثمانيات، وتنص هذه القاعدة على أن ذرات العنصر تميل إلى للحصول على 8 إلكترونات في مدارها الخارجي إما عن طريق اكتساب أو فقدان الإلكترونات للوصول للاستقرار، وبذلك تميل الذرة إلى فقد الإلكترون إذا كان لديها من 1-4 إلكترونات في مدارها الخارجي، وبذلك تحصل على تكافؤ موجب، أما الذرة التي تحتوي على 4 إلكترونات وأكثر، تكتسب الإلكترونات للوصول للاستقرار.
أمثلة على تكافؤ العناصر الكيميائية
فيما يلي بعض الأمثلة على تكافؤ العناصر الكيميائية:[٢][٣]
تكافؤ عنصر الصوديوم
إن العدد الذري للصوديوم هو 11، وبذلك يمكن كتابة توزيع الإلكترونات في مدارات الذرة على الشكل الآتي: 2، 8، 1 في الأغلفة K، L، M على التوالي، وهذا يعني أن المدار الأخير يحتوي على إلكترون حر واحد يجب فقدانه حتى تصل ذرة الصوديم إلى حالة الاستقرار، ولذلك فإن تكافؤ الصوديوم هو 1.
تكافؤ عنصر الكلور
إن العدد الذري للكلور هو 17، وبذلك يمكن كتابة توزيع الإلكترونات في مدارات الذرة على الشكل الآتي: 2، 8، 7 في الأغلفة K، L، M على التوالي، وهذا يعني أن المدار الأخير يحتوي على 7 إلكترونات حرة، يجب اكتساب واحد آخر حتى تصل ذرة الكلور إلى حالة الاستقرار، ولذلك فإن تكافؤ الكلور هو 1.
