¿Qué son los electrones de Valencia?

El número total de electrones en la última capa de un átomo se llama electrones de valencia. Es decir, el número total de electrones en la última órbita de un elemento después de la configuración electrónica se llama electrón de valencia.

Los electrones de valencia del elemento desempeñan un papel importante en ese elemento. Los electrones de valencia participan en la formación de enlaces y compuestos de un elemento con otro. En este artículo, aprenderemos todo sobre los electrones de valencia.

¿Qué son los electrones de valencia?

El núcleo está situado en el centro del átomo. Los protones y los neutrones se encuentran en el núcleo. Los electrones se sitúan alrededor del núcleo a una cierta distancia y en una determinada trayectoria circular.

Estos recorridos circulares se denominan cáscaras o niveles de energía. Esta cáscara o nivel de energía se conoce como órbita. Según el científico Niels Bohr, los niveles de energía son esféricos tridimensionales. Es decir, las cáscaras son algo así como esferas con forma de fútbol.

La cáscara más cercana al núcleo es la primera órbita. Esta primera cáscara es la más pequeña. Esta cáscara puede contener un máximo de dos electrones. La segunda cáscara es más grande que la primera. Esta órbita (cáscara) puede tener un máximo de ocho electrones.

A medida que la cáscara se hace más grande, la capacidad de retención de electrones en la cáscara aumenta. El número total de electrones de la última envoltura tras ordenar los electrones del elemento se denomina electrón de valencia. Según el elemento, los electrones de valencia pueden estar emparejados o no emparejados.

¿Dónde se encuentran los electrones de valencia en el átomo?

Ya sabemos de qué se trata el electrón de valencia. Esta vez vamos a saber dónde se encuentra el electrón de valencia en el átomo. Para conocer los detalles sobre los electrones de valencia primero hay que conocer la configuración electrónica del elemento.

Sin embargo, la respuesta a la pregunta de dónde se encuentra el electrón de valencia en el átomo es que el electrón de valencia se encuentra en la última órbita del átomo.

Es decir, el número total de electrones en la última órbita de un átomo es el número de electrones de valencia de ese elemento. Sin embargo, para determinar el número de electrones de valencia de un átomo concreto, hay que conocer la configuración electrónica de ese átomo.

¿Cómo encontrar los electrones de valencia de un átomo?

Los electrones de la última órbita del átomo son los electrones de valencia. Los electrones de valencia se encuentran en la última órbita del átomo. Para determinar el número de electrones de valencia de un átomo concreto, hay que ordenar los electrones de ese elemento.

Sin embargo, además de la configuración electrónica, los electrones de valencia pueden determinarse por grupo y bloque en la tabla periódica.

Determinación de los electrones de valencia por la configuración electrónica

La forma más sencilla y precisa de determinar el electrón de valencia es conocer en detalle la configuración electrónica de ese elemento. Los electrones de valencia no pueden determinarse con precisión por bloque y grupo. Pero los electrones de valencia pueden identificarse fácilmente por la configuración electrónica.

En esta ocasión veremos cómo ordenar los electrones de un elemento. Hay que seguir muchas reglas para ordenar los electrones del elemento. Por ejemplo, el principio de Bohr, el principio de Aufbau, el principio de Hund y el principio de poliexclusión. Sin embargo, es posible determinar fácilmente el electrón de valencia si se conoce el principio de Bohr.

El científico Niels Bohr fue el primero en dar una idea de la órbita del átomo. Proporcionó un modelo del átomo en 1913. Allí se da la idea completa de la órbita. Los electrones del átomo giran alrededor del núcleo en una determinada trayectoria circular. Estas trayectorias circulares se denominan órbitas. Estas órbitas se expresan por n. [ n = 1,2 3 4 . . .]

K es el nombre de la primera órbita, L es la segunda, M es la tercera, N es el nombre de la cuarta órbita. La capacidad de retención de electrones de cada órbita es 2n².

Por ejemplo

n = 1 para la órbita K. La capacidad de retención de electrones de la órbita K es 2n² = 2 × 1² = 2 electrones.
Para la órbita L, n = 2. La capacidad de retención de electrones de la órbita L es 2n² = 2 × 2² = 8 electrones.
Para la órbita M, n=3. La capacidad máxima de retención de electrones en la órbita M es de 2n² = 2 × 3² = 18 electrones.
n=4 para la órbita N. La capacidad máxima de retención de electrones en la órbita N es de 2n² = 2 × 4² = 32 electrones.

Ya sabemos que el número total de electrones en la última órbita de un átomo es el número de electrones de valencia de ese elemento. Por ejemplo, el número atómico del oxígeno es ocho. Por tanto, el átomo del elemento oxígeno tiene un total de ocho electrones.

La configuración electrónica del oxígeno muestra que hay dos electrones en la primera órbita y un total de seis electrones en la segunda. El total de ocho electrones del átomo de oxígeno está en la primera y en la segunda órbita.

A partir de la configuración electrónica de los átomos de oxígeno, vemos que la segunda órbita del oxígeno es la última cáscara. Y hay un total de seis electrones en la última órbita. Por tanto, podemos decir fácilmente que el átomo de oxígeno tiene seis electrones de valencia.

Del mismo modo, el número atómico del azufre es 16. Por tanto, el número total de electrones de un átomo de azufre es 16. La configuración electrónica del azufre muestra que hay un total de dos electrones en la primera órbita y un total de ocho electrones en la segunda órbita.

Y la tercera órbita tiene un total de seis electrones. A partir de la configuración electrónica del azufre, se entiende que la tercera órbita es la última órbita del azufre y hay un total de seis electrones. Por lo tanto, podemos decir fácilmente que el número de electrones de valencia del azufre es seis.

Determinación de los electrones de valencia mediante la configuración electrónica del principio de Aufbau

El físico alemán Aufbau propuso por primera vez la idea de la configuración de los electrones a través de las subórbitas. El método de Aufbau consiste en hacer la configuración de los electrones a través del nivel de sub-energía. Estos suborbitales se expresan con "l".

El principio de Aufbau es que los electrones presentes en el átomo completarán primero el orbital de menor energía y luego continuarán gradualmente hasta completar el orbital de mayor energía.

Estos orbitales se denominan s, p, d, f. La capacidad de retención de electrones de estos orbitales es s = 2, p = 6, d = 10 y f = 14. El método de configuración electrónica de Aufbau es 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d.

El número atómico del nitrógeno es siete. Por tanto, el número total de electrones de un átomo de nitrógeno es siete. La configuración electrónica del nitrógeno es 1s² 2s² 2p³.

La configuración electrónica del nitrógeno muestra que hay dos electrones en la primera órbita y un total de cinco electrones en la segunda. De la configuración electrónica del nitrógeno se deduce que la segunda órbita del nitrógeno es la última.

La configuración electrónica del nitrógeno muestra que hay dos electrones en la primera órbita y un total de cinco electrones en la segunda. La configuración electrónica del nitrógeno indica que la segunda órbita del nitrógeno es la última y la última órbita tiene un total de 5 electrones. Por tanto, podemos decir fácilmente que el átomo de nitrógeno tiene un total de 5 electrones de valencia.

Del mismo modo, el número atómico del argón es 18. El número total de electrones de un átomo de argón es 18. La configuración electrónica de un átomo de argón es 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶.

La configuración electrónica del argón muestra que hay dos electrones en la primera corteza, ocho electrones en la segunda corteza y un total de ocho electrones en la tercera órbita.

A partir de la configuración electrónica del argón, entendemos que la tercera órbita del argón es la última órbita y la última envoltura tiene un total de ocho electrones. Por lo tanto, el número de electrones de valencia en el argón es de ocho.

Determinación de los electrones de valencia por grupo

Los electrones de valencia pueden identificarse fácilmente por grupos y bloques. Sin embargo, este método tiene varias limitaciones para determinar los electrones de valencia. Hay un total de 18 grupos en la tabla periódica.

Los elementos del grupo 1 se denominan metales alcalinos. El número de electrones de valencia en todos los elementos de este grupo es uno. Por ejemplo, la configuración electrónica del sodio es 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹. La configuración electrónica del sodio muestra que el sodio es un elemento del grupo-1 y que el sodio tiene un electrón en su última órbita. Por tanto, el electrón de valencia del sodio es uno.

Los elementos del grupo-2 se denominan metales alcalinotérreos. Los electrones de valencia de todos los elementos de este grupo son dos. Por ejemplo, la configuración electrónica del magnesio muestra que hay dos electrones en la última órbita del magnesio.

Por lo tanto, el grupo del magnesio es de dos. Los electrones de valencia de todos los elementos de este grupo, incluido el magnesio, son dos.

Los elementos del grupo 3 al 12 se denominan metales de transición. Los electrones de valencia de estos elementos varían según el grupo. Para determinar los electrones de valencia de los elementos de transición hay que conocer la configuración electrónica de ese elemento. Sin embargo, los electrones de valencia de los elementos de transición van de 3 a 12.

Por ejemplo, la configuración electrónica del vanadio es 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d³ 4s². La configuración electrónica del vanadio muestra que hay un total de cinco electrones en la última órbita del vanadio. Por tanto, los electrones de valencia del vanadio son cinco. El vanadio es un elemento de transición.

El número de electrones de valencia en todos los elementos del grupo-13 es de tres. El grupo-13 también se llama grupo del boro. La configuración electrónica del átomo de boro muestra que hay tres electrones en la última órbita del boro. Los electrones de valencia de todos los elementos del grupo-13, incluido el boro, son tres.

El primer elemento del grupo-14 es el carbono. Por lo tanto, el grupo número catorce también se denomina grupo del carbono. La configuración electrónica del carbono muestra que éste tiene un total de cuatro electrones en su órbita final. Por tanto, los electrones de valencia del carbono son 4. A partir de esto, podemos entender que el electrón de valencia de todos los elementos del grupo-14 es 4.

El primer elemento del grupo-15 es el nitrógeno. Por lo tanto, este grupo se llama también grupo del nitrógeno. Un elemento de este grupo es el fósforo. La configuración electrónica del fósforo muestra que tiene un total de cinco electrones en su órbita final. Por tanto, los electrones de valencia del fósforo son cinco. Los electrones de valencia de todos los elementos de este grupo, incluido el nitrógeno, son cinco.

Los electrones de valencia de todos los elementos del grupo 16 son seis. El grupo número dieciséis se denomina grupo de los calcógenos. El primer elemento de este grupo es el oxígeno. El selenio es un elemento del grupo-16. El número atómico del selenio es 34.

La configuración electrónica del selenio muestra que la última capa tiene un total de seis electrones. Por tanto, los electrones de valencia del selenio son 6. Todos los elementos del grupo-16 tienen seis electrones de valencia.

El grupo-17 se denomina grupo de los halógenos. Los elementos de este grupo son el flúor, el cloro, el bromo, el yodo y el astato. Los electrones de valencia de los elementos del grupo-17 son siete. La configuración electrónica del bromo muestra que tiene un total de siete electrones en su última capa.

La ordenación de los electrones de los demás elementos de este grupo muestra que hay un total de siete electrones en la última capa de cada elemento. Por tanto, los electrones de valencia de todos los elementos del grupo de los halógenos son siete.

Los elementos del grupo 18 son elementos inertes. Estos elementos no participan fácilmente en ninguna reacción química. Estos elementos permanecen en estado gaseoso a temperaturas normales. Por estas razones, los elementos del grupo-18 se denominan gases nobles.

Las octavas de estos elementos están llenas, excepto la del helio. Es decir, la última capa contiene ocho electrones. Por ejemplo, el número atómico del argón es dieciocho. Es decir, el átomo de argón tiene un total de dieciocho electrones.

La configuración electrónica del argón muestra que la última capa del átomo de argón tiene un total de ocho electrones. Por tanto, podemos decir que el número de electrones de valencia del elemento del grupo 18 es de ocho. Sólo hay dos electrones de valencia en el helio.

Determinación de los electrones de valencia por bloques

La tabla periódica está dividida en cuatro bloques según la configuración de los electrones. Los bloques son s, p, d, f. Los electrones de valencia específicos de cualquier elemento no pueden determinarse por el bloque. Sin embargo, es posible determinar los electrones de valencia máximos y mínimos de los elementos de ese bloque. Por ejemplo, el bloque s contiene un total de catorce elementos. Los electrones de valencia de estos elementos están limitados a uno o dos.

La ordenación de los electrones de los elementos del bloque s muestra que la configuración electrónica termina en el orbital s. Por ejemplo, la configuración electrónica del calcio es 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s². La configuración electrónica del calcio implica que la configuración electrónica del calcio termina en el orbital s y la última capa tiene un total de dos electrones. Por tanto, los electrones de valencia del calcio son dos.

El bloque p está formado por un total de seis grupos del 13 al 18. El número de electrones de valencia máximos en los elementos de este bloque es de ocho y el número de electrones de valencia mínimos es de tres. La configuración electrónica de los elementos del bloque p muestra que la configuración electrónica termina en un orbital p. Por lo tanto, estos elementos se denominan elementos del bloque p.

Por ejemplo, la configuración electrónica del aluminio es 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹. La configuración electrónica del aluminio implica que la configuración electrónica termina en un orbital p y que la última capa tiene un total de tres electrones. Por tanto, el aluminio tiene tres electrones de valencia.

El bloque d está formado por todos los elementos del grupo 3 al 12. Estos elementos se denominan elementos de transición. Los electrones de valencia de estos elementos van de 3 a 12. De la configuración electrónica de los elementos del bloque d se deduce que la configuración electrónica termina en el orbital d. Por lo tanto, estos elementos se denominan elementos del bloque d.

Por ejemplo, la configuración electrónica del cobalto es 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ 4s² 3d⁷. La configuración electrónica del cobalto muestra que la configuración electrónica termina en un orbital d y que la última capa tiene un total de nueve electrones. Por lo tanto, el electrón de valencia del átomo de cobalto es 9.

Los elementos de la serie de los lantánidos y los actínidos se denominan elementos del bloque f. Los electrones de valencia de estos elementos van de 3 a 16.

La importancia de los electrones de valencia en las reacciones químicas y la formación de enlaces

Los electrones de la última capa del átomo participan en las reacciones químicas y en la formación de enlaces. Los electrones de valencia participan tanto en los enlaces iónicos como en los covalentes. La última capa de un elemento tiene 1, 2 o 3 electrones, esos elementos se llaman metales.

Estos elementos dejan los electrones y se convierten en iones positivos. Los elementos que tienen 5, 6 o 7 electrones en la última capa se llaman no metales. Todos estos elementos reciben electrones y se convierten en iones negativos.

El enlace formado por el intercambio de electrones entre metales y no metales se llama enlace iónico. Por ejemplo, el sodio y el cloro se combinan para formar cloruro de sodio mediante un enlace iónico.

El sodio tiene 1 electrón de valencia y el cloro tiene 7 electrones de valencia. El sodio deja 1 electrón en su última capa y el cloro acepta ese electrón. Como resultado, se forman enlaces de cloruro de sodio.

De nuevo, los átomos de oxígeno tienen 6 electrones de valencia y los de hidrógeno 1 electrón de valencia. El oxígeno y el hidrógeno son elementos no metálicos. El hidrógeno y el oxígeno forman juntos enlaces covalentes mediante el reparto de electrones.

La última capa de un átomo de oxígeno tiene 6 electrones. El átomo de oxígeno completa la octava compartiendo electrones con los dos átomos de hidrógeno.

Por otra parte, el hidrógeno adquiere la configuración electrónica del helio y pasa a un estado estable. De este modo, el hidrógeno y el oxígeno forman el agua (H2O) mediante el reparto de electrones.

Determinación de los electrones de valencia de elementos excepcionales

La configuración electrónica del cobre es algo excepcional. El número atómico de los elementos de cobre es 29. Es decir, el átomo de cobre tiene un total de 29 electrones. Al igual que otros elementos, la configuración electrónica del cobre es 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁹.

En este caso, los electrones de valencia del cobre son dos. Pero esta configuración electrónica del cobre no es correcta. El orbital d puede contener un máximo de diez electrones. A partir de la configuración electrónica del cobre, podemos ver que tiene nueve electrones en su orbital d.

El orbital anterior (4s) tiene dos electrones. Un electrón se transfiere del orbital 4s al orbital d. El orbital d se vuelve estable como resultado de la transferencia de un electrón. Como resultado, la configuración electrónica del cobre cambia a 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s¹ 3d¹⁰.

A partir de la configuración electrónica correcta del cobre, podemos ver que hay 1 electrón en la última órbita. Por tanto, el electrón de valencia del cobre es 1. Sin embargo, los electrones de valencia del cobre pueden determinarse fácilmente siguiendo el principio de Bohr.

Características del electrón de valencia

• El número total de electrones en la última capa de un elemento tras la configuración electrónica se denomina electrón de valencia.
• El electrón de valencia de los elementos del grupo principal se encuentra en la última capa.
• El electrón de valencia del elemento de transición puede estar en el orbital interno.
• Los elementos inertes tienen ocho electrones de valencia.
• La determinación de las características del elemento puede hacerse a través del electrón de valencia.
• El grupo y el bloque de los elementos pueden determinarse mediante los electrones de valencia.
• La conductividad eléctrica de un elemento puede determinarse mediante los electrones de valencia.
• Los electrones de valencia participan en las reacciones químicas y en la formación de enlaces.
• La valencia de un elemento puede ser determinada por los electrones de valencia.

Conclusión

El número de electrones de la última capa es el electrón de valencia de ese elemento. Para determinar el electrón de valencia hay que tener una buena idea de la configuración electrónica. Los electrones de valencia participan en las reacciones químicas y en la formación de enlaces. Las características de los elementos están determinadas por los electrones de valencia.