Electrones de valencia

Cualquiera de las partículas fundamentales cargadas negativamente en el área más externa de los átomos que participan en la creación de enlaces químicos se denominan electrones de valencia. Los cambios en la estructura atómica se limitan a los electrones más externos, o de valencia, independientemente del tipo de conexión química (iónica, covalente o metálica) entre los átomos. Son menos atraídos por el núcleo atómico positivo que los electrones internos y, por lo tanto, pueden compartirse o transferirse durante el proceso de enlace con átomos cercanos. En metales y semiconductores, los electrones de valencia también están involucrados en la conducción de la corriente eléctrica.

¿Qué son los electrones de valencia?

El número de electrones que un átomo necesita perder o ganar para alcanzar el octeto o garantizar la estabilidad se conoce como valencia . Los electrones de valencia son electrones en las capas externas que no están llenas. 

Debido a que los electrones de valencia tienen mayor energía que los electrones en órbitas internas, están involucrados en la mayoría de los procesos químicos. Nos ayudan a determinar las propiedades químicas de un elemento, como su valencia o cómo forma enlaces con otros elementos. También nos dice con qué facilidad los átomos pueden formar enlaces, cuántos electrones no apareados hay y cuántos átomos pueden participar.

Características de los electrones de valencia:

Se cree que los electrones ocupan orbitales en un átomo y son importantes en los enlaces químicos. Los átomos son más estables cuando han completado su octeto, lo que se puede lograr mediante la transferencia o el intercambio de electrones. Las siguientes son algunas de las cualidades más importantes de un electrón de valencia:

1. El electrón de valencia existe exclusivamente en la capa de electrones más externa de los elementos del grupo principal.
2. En la capa interna de un metal de transición puede existir un electrón de valencia.
3. Químicamente, un átomo con una capa cerrada de electrones de valencia suele ser inerte.
4. La conductividad eléctrica de un elemento también está determinada por sus electrones de valencia. Un metal, un no metal o un metaloide, según la naturaleza de los elementos.

Determinación de electrones de valencia:

El número de electrones de valencia en los átomos neutros es igual al número del grupo principal del átomo.

Número de electrones de valencia = Número del grupo principal (átomos neutros)

El número de grupo principal de un elemento se puede encontrar en su columna de tabla periódica. El carbono, por ejemplo, pertenece al grupo 4 y tiene cuatro electrones de valencia. El oxígeno pertenece al grupo 6 y tiene un recuento de electrones de valencia de 6.

Diagramas de puntos de electrones

Un diagrama de puntos de electrones es una representación de los electrones de valencia de un átomo que emplea puntos para rodear el símbolo del elemento. El número de puntos corresponde a los electrones de valencia del átomo. Con no más de dos puntos a cada lado, estos puntos se colocan a la derecha y a la izquierda, encima y debajo del símbolo.

¿Cómo dibujar un diagrama de puntos de electrones?

Los pasos que deben seguirse al dibujar una estructura de Lewis se enumeran a continuación.

1. Para comenzar, agregue las valencias individuales de cada átomo para obtener la cantidad total de electrones de valencia en la molécula.
2. Si la molécula es un anión, se agregan electrones adicionales (Número de electrones agregados = magnitud de la carga negativa) a la estructura de puntos de Lewis.
3. Al considerar los compuestos catiónicos, los electrones se eliminan del recuento total para compensar la carga positiva.
4. El átomo central de la molécula o del ion está compuesto por el átomo menos electronegativo.
5. Los enlaces simples ahora se usan para conectar los átomos.
6. Cada átomo en la molécula ahora tiene asignado un par solitario de electrones. A los átomos más electronegativos generalmente se les asignan primero los pares solitarios.
7. Si cada átomo no tiene una configuración de octeto después de que se hayan asignado los pares solitarios, se debe dibujar un enlace doble o triple para cumplir con la valencia de octeto de cada átomo.
8. Para cumplir con la regla del octeto para dos átomos, un par solitario se puede convertir en un par de enlace si es necesario.

Diagrama de puntos de electrones de CO ₂

1. La capa de valencia de un átomo de oxígeno incluye seis electrones.
2. Cuatro de los electrones de valencia están en pares solitarios, lo que significa que para lograr una configuración de octeto, el átomo de oxígeno debe formar dos enlaces simples o un enlace doble.
3. Debido a que una molécula de O ₂ tiene solo dos átomos de oxígeno, los átomos forman un enlace doble, lo que da como resultado la estructura de puntos de electrones de Lewis que se muestra a continuación.

Encontrar electrones de valencia para todos los elementos excepto los metales de transición

Cada uno de los cuadrados de la tabla periódica. Determine el número atómico, el grupo y un número periódico de oxígeno, por ejemplo. Los elementos con características químicas comparables se agrupan en la tabla periódica. El número de capas de electrones que poseen los átomos de los elementos de esa fila se mide en períodos. El período 2 y el grupo 16 incluyen oxígeno. 

Debe usarse la siguiente regla: si un elemento no es un metal de transición, el número de electrones de valencia aumenta a medida que el período avanza de izquierda a derecha. Con un electrón de valencia, comienza un nuevo período. De acuerdo con esta regla, los elementos del grupo 1 tienen un electrón de valencia, los elementos del grupo 2 tienen dos electrones de valencia, los elementos del grupo 13 tienen tres electrones de valencia, los elementos del grupo 14 tienen cuatro electrones de valencia, y así sucesivamente.

Electrones de valencia y reactividad

Los elementos metálicos más reactivos, como el sodio y el potasio, se encuentran en el grupo 1. Como resultado, los elementos del grupo 1 tienen electrones de capa de valencia únicos que pueden perderse fácilmente para producir un ion positivo. Como resultado, solo tiene un electrón que perder, lo que lo hace más fácil de conectar y más reactivo. Debido a que los metales del grupo 2 tienen dos electrones de valencia en su capa de valencia, deben perder dos electrones de valencia para producir un ion metálico positivo. Perder dos electrones es más difícil que perder uno. Como resultado, son menos reactivos y estos metales son más duraderos que los elementos del grupo 1.

La reactividad de los metales tiende a crecer a medida que avanzan en cada grupo. A medida que los electrones de valencia se unen menos al núcleo, se retirarán con mayor facilidad y, a medida que el número de capas crece en uno hacia abajo en el grupo, el tamaño atómico también aumentará.

Para crear su enlace, los no metales deben atraer electrones hacia ellos. Puede compartir electrones con un átomo adyacente para formar un enlace covalente, o puede quitar un electrón para formar un enlace iónico. Como resultado, los halógenos son los no metales más reactivos, ya que solo requieren un electrón para formar enlaces. Para crear un enlace covalente, eliminan un electrón de otro átomo o comparten un electrón de otra tormenta. Debido a que los electrones de valencia tienen energías progresivamente más altas en los grupos, la reactividad del no metal se reduce porque los átomos no pueden ganar estabilidad al obtener electrones.

Valencia

Los electrones de un átomo se agrupan en órbitas distintas. Según el sistema de Bohr-Bury, la capa más externa de un átomo puede contener hasta 8 electrones. Además, los átomos con una capa exterior totalmente llena tienen poca actividad química, lo que implica que su valencia es cero. También indica que son sustancias inactivas. El helio tiene dos electrones en su capa más externa, mientras que los otros elementos inertes tienen átomos con ocho electrones en sus capas más externas. Un octeto se define como una capa más externa con ocho electrones. Como resultado, los átomos reaccionarían para formar un octeto en la capa más externa. Al compartir, ganar o perder electrones, se forma el octeto. La valencia de un elemento está determinada por el número de electrones adquiridos, perdidos o compartidos para completar el octeto en la capa más externa.

Ejemplos de valencia:

1. La capa más externa de átomos de hidrógeno (H), litio (Li) y sodio (Na) tiene un electrón. Como resultado, cada uno de ellos tiene el potencial de perder un electrón. Como resultado, tienen una valencia de uno.
2. El magnesio (Mg) y el aluminio (Al) tienen dos y tres electrones en sus capas más externas, respectivamente, lo que les otorga una valencia de dos y tres.
3. Cuando el número de electrones en la capa más externa de un átomo se acerca a su capacidad máxima, la valencia se decide de manera diferente. La capa más externa del átomo de flúor (F) posee siete electrones, y su valencia puede ser siete, pero es más fácil ganar un electrón que perder siete. Como resultado, su valencia es uno. Se hace sacando siete electrones del octeto.
4. Asimismo, es dos para el oxígeno (O) (restando seis de ocho).

Los electrones de valencia en los primeros treinta elementos se dan a continuación:

Número atómico	Elemento	Electrones de valencia
1	Hidrógeno (H)	1
2	Helio (He)	2
3	Litio (Li)	1
4	Berilio (Be)	2
5	Boro (B)	3
6	Carbono (C)	4
7	Nitrógeno (N)	5
8	Oxígeno (O)	6
9	flúor (F)	7
10	Neón (Ne)	8
11	Sodio (Na)	1
12	Magnesio (Mg)	2
13	Aluminio (Al)	3
14	Silicio (Si)	4
15	Fósforo (P)	5
dieciséis	Azufre (S)	6
17	Cloro (Cl)	7
18	Argón (Ar)	8
19	Potasio (K)	1
20	Calcio (Ca)	2
21	Escandio (Sc)	2
22	Titanio (Ti)	2
23	Vanadio (V)	2
24	Cromo (Cr)	1
25	Manganeso (Mn)	2
26	Hierro (Fe)	2
27	Cobalto (Co)	2
28	Níquel (Ni)	2
29	Cobre (Cu)	1
30	Cinc (Zn)	2

Ejemplos de preguntas 

Pregunta 1: ¿Por qué los elementos quieren completar su octeto?

Solución:

Los átomos de los elementos, que tienen una capa exterior completamente llena, muestran poca actividad química, lo que significa que su valencia es cero. También significa que son elementos inertes, lo que los hace estables y menos propensos a las reacciones. El helio tiene dos electrones en su capa más externa y todos los demás elementos tienen átomos con ocho electrones en la capa más externa. Se dice que una capa más externa que tiene ocho electrones posee un octeto. Los átomos reaccionan para formar un octeto en la capa más externa. El octeto se puede lograr compartiendo, ganando o perdiendo electrones. El número de electrones ganados, perdidos o compartidos para completar el octeto en la capa más externa nos da la valencia del elemento.

Pregunta 2: Averigüe la valencia de Hidrógeno, Magnesio y Aluminio. 

Solución:

La capa más externa de átomos de hidrógeno (H), litio (Li) y sodio (Na) tiene un electrón. Como resultado, cada uno de ellos tiene el potencial de perder un electrón. Como resultado, tienen una valencia de uno.

El magnesio (Mg) y el aluminio (Al) tienen dos y tres electrones en sus capas más externas, respectivamente, lo que les otorga una valencia de dos y tres.

Pregunta 3: Siguiendo los métodos de la pregunta anterior, la valencia del Oxígeno resulta ser seis pero es dos. ¿Por qué? 

Solución:

Cuando el número de electrones en la capa más externa de un átomo se acerca a su capacidad máxima, la valencia se decide de manera diferente. La capa más externa del átomo de flúor (F) posee siete electrones, y su valencia puede ser siete, pero es más fácil ganar un electrón que perder siete. Como resultado, su valencia es uno. Se hace sacando siete electrones del octeto.

Pregunta 4: ¿Cuál es la relación entre los elementos metálicos y su reactividad?

Solución:

Los elementos metálicos más reactivos, como el sodio y el potasio, se encuentran en el grupo 1. Como resultado, los elementos del grupo 1 tienen electrones de capa de valencia únicos que pueden perderse fácilmente para producir un ion positivo. Como resultado, solo tiene un electrón que perder, lo que lo hace más fácil de conectar y más reactivo. Debido a que los metales del grupo 2 tienen dos electrones de valencia en su capa de valencia, deben perder dos electrones de valencia para producir un ion metálico positivo. Perder dos electrones es más difícil que perder uno. Como resultado, son menos reactivos y estos metales son más duraderos que los elementos del grupo 1.

Pregunta 5: ¿Cuál es el papel de los electrones de valencia en la formación de enlaces? 

Solución:

Los electrones de valencia ayudan al enlace químico. Si un elemento carece de un electrón de valencia o está en estado de octeto (gases nobles), no formará enlaces a menos que se le dé suficiente energía para romper los electrones fuera del estado de octeto y enlace. Los electrones de valencia de un elemento se combinan con los electrones de valencia de otro elemento para formar un enlace químico.