Electrones de valencia: Definición, Configuración y Ejemplo

¿Qué son los electrones de valencia?

¿Qué hace que funcionen las reacciones químicas geniales? ¿Recuerdas esos divertidos experimentos como hacer un volcán con bicarbonato de sodio y vinagre o un cohete con Mentos y soda? No tendríamos estas reacciones sin electrones de valencia.

Los electrones de valencia son los electrones ubicados en la capa más externa de un átomo. ¿Por qué son especiales estos electrones? Porque cuando dos átomos interactúan, los electrones en las capas más externas son los primeros en entrar en contacto entre sí y son los que determinan cómo reaccionará un átomo en una reacción química.

Imaginemos un restaurante de comida rápida para autoservicio. Conducimos a través del carril en nuestro automóvil, sacamos nuestras manos por la ventana y el empleado se acerca y nos entrega la comida. Toda la interacción entre el automóvil y el restaurante descansa solo en los brazos del empleado y el conductor en sus ventanas. Los brazos del conductor y los brazos del empleado son como electrones de valencia.

Veamos algunos ejemplos a continuación para visualizar los electrones de valencia.

Para el átomo de oxígeno, puede ver que la capa más externa tiene 6 electrones, por lo que el oxígeno tiene 6 electrones de valencia. La capa más externa de Neon tiene 8 electrones. Por tanto, el neón tiene 8 electrones de valencia.

Las capas de un átomo solo pueden contener una cantidad determinada de electrones. Cada capa tiene una cierta cantidad de subcapas (s, p, d, etc.) que tienen una cierta cantidad de orbitales. Cada orbital puede contener 2 electrones. La primera capa tiene una subcapa, s, que tiene un orbital, por lo que puede contener 2 electrones. El número total de electrones que puede contener cada capa es:

• Shell 1: tiene subcapa s, que tiene un orbital. Por tanto, puede contener 2 electrones.
• Shell 2: tiene subcapas sy p. p tiene 3 orbitales, por lo que puede contener 6 electrones. Agregue los dos que la subcapa s puede contener, y sabemos que la capa 2 puede contener 8 electrones totales
• Shell 3: tiene subcapas s, p y d. d tiene 5 orbitales, por lo que puede contener 10 electrones. Shell 3 puede contener un total de 18 electrones.

Tome magnesio, que tiene un total de 12 electrones. Si extraemos los electrones del magnesio, tendrás 3 capas.

La primera capa tomará su máximo, 2, y también la segunda capa, con 8. Los dos electrones restantes ocuparán la tercera capa exterior. Por tanto, el magnesio tiene 2 electrones de valencia.

El fósforo, por otro lado, tiene 15 electrones.

También tendrá tres conchas, y la primera y la segunda están completamente ocupadas. La tercera capa albergará los 5 electrones restantes, lo que significa que el fósforo tiene 5 electrones de valencia.

Configuración electronica

Antes de sumergirnos en la configuración de electrones de valencia, primero revisemos la configuración de electrones. Una configuración electrónica es la disposición de los electrones alrededor del núcleo de un átomo, tal como lo hemos estado viendo hasta ahora. Cada átomo tiene su propia posición en la tabla periódica, y puedes encontrar la configuración electrónica sabiendo dónde está colocado el átomo en la tabla.

El número atómico de un átomo en el estado fundamental es el mismo que el número de electrones. Por ejemplo, el sodio tiene un número atómico de 11 y el magnesio tiene un número atómico de 12. Por lo tanto, el sodio debe contener 11 electrones en su configuración electrónica y el magnesio debe contener 12.

Cada átomo ocupa un orbital en un orden determinado. Podemos seguir dibujando los electrones como lo hemos venido haciendo, pero hay una forma más corta y sencilla de hacerlo. Esto se llama notación spdf . La tabla periódica se divide en bloques s, p, dy f. Podemos usar la imagen para determinar la configuración electrónica de un átomo. Es importante recordar cuántos electrones ocupan las subcapas s, p, d y f.

Obtengamos la configuración electrónica del aluminio, que tiene un número atómico de 13. Los dos elementos se indican en la tabla periódica.

A partir de sus posiciones, podemos determinar la configuración electrónica. El aluminio está completamente en la tercera fila, por lo que sus electrones ocupan la primera y segunda filas por completo, y la tercera fila parcialmente. Contamos de izquierda a derecha hasta el aluminio, anotando cada uno a medida que avanzamos. Podemos escribir su configuración electrónica como

1 s ^ 2 2 s ^ 2 2p ^ 6 3s ^ 2 3p ^ 1

En ‘1s ^ 2’ el ‘1s’ se refiere a la subcapa s de la primera capa, y el ‘2’ se refiere a los 2 electrones que tendrá. En ‘3p ^ 1’, ‘3p’ se refiere a la subcapa p de la tercera capa, y el ‘1’ significa que solo contiene un electrón. Aunque las subcapas p pueden contener un total de 6 electrones, el aluminio solo tiene 13 electrones, y las subcapas anteriores contienen el resto.

La configuración electrónica del calcio.

El calcio tiene un número atómico de 20. Está en la cuarta fila. Así que contamos de la misma manera que el aluminio, hasta llegar al calcio.

Otra forma de escribir la configuración electrónica es usar este patrón y recordarlo.

Hay texto escrito en rojo; esto significa que estas subcapas casi nunca se utilizan. Usamos este patrón llenando las subcapas con electrones, comenzando con 1s, luego, bajando a la siguiente flecha, 2s, y luego, 2p y así sucesivamente hasta llegar al número final de electrones.

Electrones de valencia

¿Notaste que escribir configuraciones electrónicas puede ser tedioso? ¿Qué pasa si tienes 100 electrones? Eso significa que puede estar escribiendo durante algún tiempo. Hay un atajo para la configuración electrónica, y lo llamamos configuración de gas noble . Usando este atajo, podemos acortar la configuración electrónica.

¿Cómo se hace esto? Primero, localiza el elemento que le interesa. A continuación, observa el último gas noble que viene antes de este elemento. Los gases nobles se encuentran en la última columna de la tabla periódica en el lado derecho. Luego, coloca el gas noble entre paréntesis y luego termina la configuración de electrones estándar que viene después. Este método de escribir la configuración electrónica ayuda a reducir los electrones de valencia.

Tomemos el cloro, que tiene 17 electrones. El gas noble que precede al cloro es el neón. El neón tiene 10 electrones, por lo que puede restar 10 de los 17 electrones del cloro. Escriba Ne entre paréntesis, luego use el método anterior. Nos quedan 7 electrones, así que cuente desde Ne hasta que se cuiden todos los electrones. En este caso, será neón 3s ^ 2 3p ^ 5. Hay 7 electrones de valencia porque el nivel de energía más alto, 3, tiene 7 electrones en total (5 más 2 es 7).

Para el calcio, que tiene un número atómico de 20 y, por lo tanto, 20 electrones, encuentre calcio en la mesa. El gas justo antes es argón, así que reste los 18 electrones del argón y ahora solo tiene que llenar los 2 electrones restantes. Pon el argón entre paréntesis y sigue con 4s ^ 2. Hay 2 electrones de valencia para el calcio, ya que tiene 2 electrones en el nivel de energía más alto, 4.

Haría lo mismo con el bromo, ya que el argón es también su gas noble inmediatamente anterior. El bromo tiene 35 electrones. 35 menos 18 es 17, por lo que escribirías argón entre paréntesis y luego 4s ^ 2 3d ^ 10 4p ^ 5. El nivel más alto es 4 y hay 7 electrones, por lo que el número de electrones de valencia del bromo es 7.

Si realiza la configuración electrónica de todos los gases nobles, verá que, excepto el helio, que tiene solo 2, todos los gases nobles tienen 8 electrones de valencia.

Resumen de la lección

Los electrones que ocupan la capa más externa de un átomo se denominan electrones de valencia . Los electrones de valencia son importantes porque determinan cómo reaccionará un átomo. Al escribir una configuración electrónica, podrá ver cuántos electrones ocupan el nivel de energía más alto. La configuración electrónica se puede determinar a partir de dónde se encuentra el átomo en la tabla periódica y utilizando la tabla spdf.

Afortunadamente, existe una forma más corta de escribir configuraciones de electrones llamada configuración de gas noble . Los gases nobles siempre tendrán 8 electrones de valencia, excepto el helio.

Términos clave

Electrones de valencia : los electrones ubicados en la capa más externa de un átomo.

Configuración electrónica : la disposición de los electrones alrededor del núcleo de un átomo.

Notación spdf : un formato breve y sencillo para anotar la configuración electrónica mediante la tabla periódica y las subcapas s, p, d y f.

Configuración de gas noble : la configuración electrónica de los gases nobles; se puede utilizar como un atajo para calcular la configuración electrónica

Los resultados del aprendizaje

Después de esta lección, debería poder escribir las configuraciones de electrones para una variedad de átomos, aplicando la notación spdf y la configuración de gas noble.