¿Qué son los electrones de valencia? Definición y tabla periódica

En química y física, un electrón de valencia es un electrón asociado con un átomo que puede formar un enlace químico y participar en reacciones químicas. Los electrones de valencia son electrones de la capa exterior de los elementos del grupo principal. Para los metales de transición con capas d parcialmente rellenas; los electrones de valencia son aquellos que se encuentran fuera del núcleo del gas noble. El número de electrones de valencia indica el número máximo de enlaces químicos que puede formar un átomo.

Número de electrones de valencia

Para los elementos del grupo principal, el número de electrones de valencia suele oscilar entre 1 y 8 porque ocho electrones forman un octeto completo. Los elementos de los grupos tienen números preferidos de electrones de valencia. Por ejemplo, los átomos de metales alcalinos (por ejemplo, litio, sodio) tienen un electrón de valencia. Los átomos alcalinotérreos (p. Ej., Magnesio, calcio) tienen dos electrones de valencia. Los gases nobles tienen octetos completos, por lo que sus ocho electrones son electrones de valencia. La excepción es el helio, que tiene dos electrones de valencia.

Los metales de transición utilizan la subcapa d, que puede acomodar 10 electrones. La subcapa f contiene 14 electrones y la subcapa g contiene hasta 18 electrones. Los metales en el medio de la tabla periódica se vuelven más estables al vaciar una capa, llenarla hasta la mitad o llenarla por completo. Entonces, pueden tener más de 8 electrones de valencia.

Cómo encontrar el número de electrones de valencia

La forma más fácil de encontrar el número de electrones de valencia es ir por el grupo de elementos en la tabla periódica de valencia. Sin embargo, el método más común utiliza la configuración electrónica del estado fundamental del átomo. Para los elementos del grupo principal, busca la cantidad de electrones en el número cuántico principal más alto o en el número de capa más alto. Por ejemplo, en 1s _² 2 s ² (helio), 2 es el número cuántico más alto. Hay dos electrones 2s, por lo que un átomo de helio tiene dos electrones de valencia. Para los metales de transición, el número de electrones de valencia es el número de electrones en las subcapas más allá del núcleo de gas noble del átomo. Por ejemplo, la configuración electrónica del escandio es [Ar] 3d ¹ 4s ², para un total de 3 electrones de valencia.

Ejemplos

• La configuración electrónica del estado fundamental del magnesio es 1s ² 2s ² p ⁶ 3s ², los electrones de valencia serían los electrones 3s porque 3 es el número cuántico principal más alto. El magnesio tiene dos electrones de valencia.
• La configuración electrónica del estado fundamental del carbono es 1s ² 2s ² 2p ². El número cuántico principal más alto es 2. Hay 2 electrones en la subcapa 2s y 2 electrones en la subcapa 2 p, lo que da al carbono un total de cuatro electrones de valencia.
• La configuración electrónica del estado fundamental del bromo es 1s ² 2s ² p ⁶ 3s ² p ⁶ d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵. Los electrones de valencia son los electrones 4s y 4p. El bromo tiene siete electrones de valencia.
• La configuración electrónica de un átomo de hierro es 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ⁶ o [Ar] 4s ² 3d ⁶. El hierro es un metal de transición, por lo que el número de electrones de valencia incluye los de la subcapa 3d, no solo los de la subcapa 4s. Hay dos electrones en la subcapa 4s y 6 electrones en la subcapa 3d, por lo que el hierro tiene 8 electrones de valencia.

Valencia vs estado de oxidación

La valencia es el número de electrones en la capa de electrones más externa de un átomo. El estado de oxidación refleja la cantidad de electrones que un átomo puede ganar, perder o compartir con otro átomo. El número de electrones de valencia indica el número máximo de enlaces químicos que puede formar un átomo, mientras que el estado de oxidación no lo hace. La valencia no indica carga eléctrica, mientras que el estado de oxidación sí.

El número de electrones de valencia en un átomo puede tener el mismo o diferente valor numérico que su estado de oxidación. Por ejemplo, un átomo de litio tiene 1 electrón de valencia y tiene un estado de oxidación de +1. En contraste, un átomo de neón tiene 8 electrones de valencia y un estado de oxidación de 0. Un átomo de hidrógeno tiene 1 electrón de valencia. Tiene un estado de oxidación de +1 cuando se combina con la mayoría de los elementos, pero un estado de oxidación de -1 cuando forma un compuesto con un metal alcalino. El estado de oxidación de un elemento puro es siempre cero, pero el número de electrones de valencia no es cero.

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