En química, los electrones de valencia son los electrones ubicados en la capa de electrones más externa de un elemento. Saber cómo encontrar el número de electrones de valencia en un átomo dado es una habilidad importante para los químicos porque esta información determina los tipos de enlaces químicos que se pueden formar. Afortunadamente, todo lo que necesita para encontrar los electrones de valencia es la tabla periódica regular de los elementos.
Paso
Parte 1 de 2: Encontrar electrones de valencia con la tabla periódica
Metales de no transición
Paso 1. Encuentra la tabla periódica de los elementos
Esta tabla es una tabla codificada por colores formada por muchas cajas diferentes que contienen todos los elementos químicos conocidos por el hombre. La tabla periódica proporciona una gran cantidad de información sobre los elementos; usaremos parte de esta información para determinar el número de electrones de valencia en el átomo que estamos estudiando. Por lo general, puede encontrar esta información en la portada de un libro de texto de química. También hay buenas tablas interactivas disponibles en línea aquí.
Paso 2. Etiqueta cada columna de la tabla periódica de elementos del 1 al 18
Por lo general, en la tabla periódica, todos los elementos de una columna vertical tienen el mismo número de electrones de valencia. Si su tabla periódica aún no tiene un número en cada columna, numérelo del 1 en la columna más a la izquierda al 18 en la columna más a la derecha. En términos científicos, estas columnas se denominan "grupo" elemento.
Por ejemplo, si usamos la tabla periódica en la que los grupos no están numerados, escribiríamos 1 sobre el hidrógeno (H), 2 sobre el berilio (Be) y así sucesivamente hasta 18 sobre el helio (He)
Paso 3. Encuentra tu elemento en la tabla
Ahora, encuentre el elemento para el que desea conocer los electrones de valencia en la tabla. Puede hacer esto usando el símbolo químico (la letra en cada casilla), el número atómico (el número en la parte superior izquierda de cada casilla) o cualquier otra información disponible en la tabla.
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Para fines de demostración, busquemos los electrones de valencia para un elemento de uso muy frecuente: carbono (C).
Este elemento tiene un número atómico de 6. Este elemento se encuentra por encima del grupo 14. En el siguiente paso, buscaremos sus electrones de valencia.
- En esta subsección, ignoraremos los metales de transición, que son elementos en bloques cuadrados de los grupos 3 al 12. Estos elementos difieren ligeramente de los demás, por lo que los pasos de esta subsección no se aplican a ese elemento. Vea cómo hacer esto en la subsección a continuación.
Paso 4. Usa números de grupo para determinar el número de electrones de valencia
El número de grupo de un metal que no es de transición se puede usar para encontrar el número de electrones de valencia en el átomo del elemento. Unidad de lugar del número de grupo es el número de electrones de valencia en el átomo del elemento. En otras palabras:
- Grupo 1: 1 electrones de valencia
- Grupo 2: 2 electrones de valencia
- Grupo 13: 3 electrones de valencia
- Grupo 14: 4 electrones de valencia
- Grupo 15: 5 electrones de valencia
- Grupo: 6 electrones de valencia
- Grupo: 7 electrones de valencia
- Grupo: 8 electrones de valencia (excepto el helio, que tiene 2 electrones de valencia)
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En nuestro ejemplo, dado que el carbono está en el grupo 14, podemos decir que un átomo de carbono tiene cuatro electrones de valencia.
Metal de transición
Encuentra electrones de valencia Paso 5 Paso 1. Encuentra los elementos de los grupos 3 a 12
Como se señaló anteriormente, los elementos de los grupos 3 a 12 se denominan metales de transición y se comportan de manera diferente a los otros elementos en términos de electrones de valencia. En esta sección, explicaremos la diferencia, hasta cierto punto, a menudo no es posible asignar electrones de valencia a estos átomos.
- Para fines de demostración, tomemos el tantalio (Ta), elemento 73. En los próximos pasos, buscaremos sus electrones de valencia (o, al menos, lo intentaremos).
- Tenga en cuenta que los metales de transición incluyen la serie de lantánidos y actínidos (también llamados metales de tierras raras): dos filas de elementos que generalmente se encuentran en la parte inferior del resto de la tabla, comenzando con lantano y actinio. Todos estos elementos incluyen grupo 3 en la tabla periódica.
Encuentra electrones de valencia Paso 6 Paso 2. Comprender que los metales de transición no tienen electrones de valencia tradicionales
Comprender que la razón por la que los metales de transición no funcionan realmente como el resto de la tabla periódica requiere una pequeña explicación de cómo funcionan los electrones en los átomos. Consulte a continuación para obtener una descripción general rápida u omita este paso para obtener la respuesta de inmediato.
- A medida que se agregan electrones a los átomos, estos electrones se clasifican en diferentes orbitales, esencialmente regiones diferentes alrededor del átomo donde se ensamblan los átomos. Por lo general, los electrones de valencia son los átomos en la capa más externa, en otras palabras, los últimos átomos agregados.
- Por razones que son un poco complicadas de explicar aquí, cuando se agregan átomos a la capa exterior d de un metal de transición (más sobre eso a continuación), los primeros átomos que entran en la capa tienden a actuar como electrones de valencia ordinarios, pero después de eso, electrones no se comporta de esa manera, y los electrones de otras capas orbitales a veces incluso actúan como electrones de valencia. Esto significa que un átomo puede tener múltiples electrones de valencia dependiendo de cómo se manipule.
- Para obtener una explicación más detallada, eche un vistazo a la página de electrones de valencia buenos de Clackamas Community College.
Encontrar electrones de valencia Paso 7 Paso 3. Determine el número de electrones de valencia según su número de grupo
Nuevamente, el número de grupo del elemento que está mirando puede decirle cuántos electrones de valencia tiene. Sin embargo, para los metales de transición, no hay un patrón que pueda seguir: el número de grupo generalmente corresponderá a una cantidad de posibles electrones de valencia. Los números son:
- Grupo 3: 3 electrones de valencia
- Grupo 4: 2 a 4 electrones de valencia
- Grupo 5: 2 a 5 electrones de valencia
- Grupo 6: 2 a 6 electrones de valencia
- Grupo 7: 2 a 7 electrones de valencia
- Grupo 8: 2 o 3 electrones de valencia
- Grupo 9: 2 o 3 electrones de valencia
- Grupo 10: 2 o 3 electrones de valencia
- Grupo 11: 1 a 2 electrones de valencia
- Grupo 12: 2 electrones de valencia
- En nuestro ejemplo, dado que el tantalio está en el grupo 5, podemos decir que el tantalio tiene entre dos y cinco electrones de valencia, dependiendo de la situación.
Parte 2 de 2: Encontrar electrones de valencia por configuración electrónica
Encuentra electrones de valencia Paso 8 Paso 1. Aprenda a leer configuraciones electrónicas
Otra forma de encontrar los electrones de valencia de un elemento es con algo llamado configuración electrónica. La configuración electrónica puede parecer complicada, pero es solo una forma de representar los orbitales de los electrones en un átomo con letras y números, y es fácil si sabes lo que estás haciendo.
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Veamos una configuración de ejemplo para el elemento sodio (Na):
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- 1 s22 s22p63 s1
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Tenga en cuenta que esta configuración electrónica simplemente repite un patrón como este:
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- (número) (letra)(número arriba)(número) (letra)(número arriba)…
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- … Etc. Patrón (número) (letra) primero es el nombre del orbital del electrón y (número arriba) es la cantidad de electrones en ese orbital, ¡eso es todo!
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Entonces, para nuestro ejemplo, decimos que el sodio tiene 2 electrones en 1s. Orbital adicional 2 electrones en 2s. Orbital adicional 6 electrones en orbitales 2p. adicional 1 electrón en el orbital 3s.
El total son 11 electrones; el sodio es el elemento número 11, por lo que tiene sentido.
Encuentra electrones de valencia Paso 9 Paso 2. Encuentre la configuración electrónica del elemento que está estudiando
Una vez que conozca la configuración electrónica de un elemento, encontrar el número de electrones de valencia es bastante fácil (excepto, por supuesto, para los metales de transición). Si se le da la configuración del problema, puede pasar al siguiente paso. Si tiene que buscarlo usted mismo, eche un vistazo a continuación:
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Aquí está la configuración electrónica completa para ununoctio (Uuo), elemento número 118:
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- 1 s22 s22p63 s23p64s23d104p65 s24d105p66 s24f145d106p67 s25f146d107p6
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Ahora que tiene la configuración, todo lo que tiene que hacer para encontrar la configuración electrónica de otro átomo es llenar este patrón desde cero hasta que se quede sin electrones. Esto es más fácil de lo que parece. Por ejemplo, si quisiéramos crear un diagrama orbital para el cloro (Cl), elemento número 17, que tiene 17 electrones, lo haríamos así:
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- 1 s22 s22p63 s23p5
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- Observe que el número de electrones suma 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Solo necesita cambiar la cantidad en el orbital final; el resto es el mismo porque los orbitales antes del último orbital están llenos.
- Para otras configuraciones de electrones, consulte también este artículo.
Encuentra electrones de valencia Paso 10 Paso 3. Agregue electrones a las capas orbitales con la regla del octeto
Cuando se agregan electrones a un átomo, caen en varios orbitales en el orden mencionado anteriormente: los dos primeros electrones entran en el orbital 1s, los dos electrones siguientes entran en el orbital 2s, los siguientes seis electrones entran en el orbital 2p y pronto. Cuando trabajamos con átomos fuera de los metales de transición, decimos que estos orbitales forman capas orbitales alrededor del átomo, con cada capa sucesiva más alejada de la capa anterior. Además de la primera capa, que solo puede contener dos electrones, cada capa puede contener ocho electrones (además, nuevamente, cuando se trabaja con metales de transición). Esto se llama Regla del octeto.
- Por ejemplo, digamos que miramos el elemento Boro (B). Dado que el número atómico es cinco, sabemos que el elemento tiene cinco electrones y su configuración electrónica se ve así: 1s22 s22p1. Dado que la primera capa orbital tiene solo dos electrones, sabemos que el boro tiene solo dos capas: una capa con dos electrones 1s y una capa con tres electrones de los orbitales 2s y 2p.
- Como otro ejemplo, un elemento como el cloro tendría tres capas orbitales: una con electrones 1s, una con dos electrones 2s y seis electrones 2p, y otra con dos electrones 3s y cinco electrones 3p.
Encuentra electrones de valencia Paso 11 Paso 4. Encuentra el número de electrones en la capa exterior
Ahora que conoce la capa de electrones de su elemento, encontrar los electrones de valencia es muy fácil: simplemente use la cantidad de electrones en la capa exterior. Si la capa más externa está llena (en otras palabras, si la capa más externa tiene ocho electrones, o si la primera capa tiene dos), el elemento se vuelve inerte y no reaccionará fácilmente con otros elementos. Sin embargo, nuevamente, esta regla no se aplica a los metales de transición.
Por ejemplo, si usamos boro, dado que hay tres electrones en la segunda capa, podemos decir que el boro tiene Tres electrones de valencia.
Encuentra electrones de valencia Paso 12 Paso 5. Utilice las filas de la tabla como una forma abreviada de encontrar capas orbitales
Las filas horizontales de la tabla periódica se llaman "período" elemento. Comenzando en la parte superior de la tabla, cada período corresponde al número de capas de electrones que tiene el átomo en ese período. Puede usarlo como una forma abreviada de determinar cuántos electrones de valencia tiene un elemento; simplemente comience en el lado izquierdo del período al contar electrones. Nuevamente, debe ignorar los metales de transición para este método.
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Por ejemplo, sabemos que el elemento selenio tiene cuatro capas orbitales porque está en el cuarto período. Dado que es el sexto elemento de la izquierda en el cuarto período (ignorando los metales de transición), sabemos que su cuarta capa externa tiene seis electrones y, por lo tanto, el selenio tiene seis electrones de valencia.
Consejos
- Tenga en cuenta que la configuración electrónica se puede escribir de forma concisa utilizando los gases nobles (elementos del grupo 18) para reemplazar los orbitales al comienzo de la configuración. Por ejemplo, la configuración electrónica del sodio se puede escribir como [Ne] 3s1 - en realidad, lo mismo que el neón, pero con un electrón extra en el orbital 3s.
- Los metales de transición pueden tener subcapas de valencia que no están completamente llenas. La determinación del número exacto de electrones de valencia en metales de transición implica principios de la teoría cuántica que no se tratan en este artículo.
- Tenga en cuenta que la tabla periódica difiere de un país a otro. Por lo tanto, compruebe si está utilizando la tabla periódica correcta para evitar confusiones.
