¿Qué son los electrones de valencia y cómo se relacionan con el comportamiento de enlace de los átomos?

Escrito por steve brunolli | Traducido por lucrecia garcía
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¿Qué son los electrones de valencia y cómo se relacionan con el comportamiento de enlace de los átomos?
Los electrones de capa exterior de un átomo son los electrones de valencia. (Jupiterimages/Photos.com/Getty Images)

Todos los átomos se componen de un núcleo cargado positivamente rodeado por electrones cargados negativamente. Los electrones más exteriores (los electrones de valencia) son capaces de interactuar con otros átomos y, dependiendo de cómo esos electrones interactúan con los otros átomos, se forma ya sea un enlace iónico o uno covalente, y los átomos se fusionan para formar una molécula.

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Capas de electrones

Cada elemento está rodeado por un cierto número de electrones que pueblan orbitales de electrones. Cada orbital requiere dos electrones para ser estable, y los orbitales están organizados en capas, con cada capa sucesiva de un nivel de energía más alto que el anterior. La capa más baja contiene solo un electrón orbital, 1S, y por lo tanto, requiere solo dos electrones para ser estable. La segunda capa (y todas las que le siguen) contiene cuatro orbitales 2S, 2px, 2py y 2pz (una P para cada eje: X, Y, Z) y requiere ocho electrones para ser estable.

Bajando por las filas de la Tabla Periódica de los Elementos, existe una nueva capa de cuatro orbitales electrónicos, con la misma configuración que la segunda capa, alrededor de cada elemento. Por ejemplo, el hidrógeno en la primera fila tiene solo la primera capa con un orbital (1S) mientras que el cloro en la tercera fila tiene la primera capa (1S orbital), la segunda capa (2S, 2PX, 2py, 2pz orbitales) y la tercera (3S, 3PX, 3PY, 3PX orbitales).

Nota: el número delante de cada S y P orbital es una indicación de la capa en la que reside un orbital, no de cantidad.

Electrones de valencia

Los electrones de capa exterior de cualquier elemento dado son sus electrones de valencia. Dado que todos los elementos quieren tener una capa externa completa (ocho electrones), son los electrones que están dispuestos a compartir ya sea con otros elementos para formar moléculas o renunciar a todo para convertirse en un ion. Cuando los elementos comparten electrones, se forma un fuerte enlace covalente. Cuando un elemento da un electrón exterior, resulta en iones de carga opuesta que se mantienen unidos por un enlace iónico más débil.

Enlaces iónicos

Todos los elementos comienzan con una carga equilibrada. Eso es, el número de protones cargados positivamente es igual al número de electrones cargados negativamente, lo que resulta en una carga total neutra. Sin embargo, a veces un elemento con un solo electrón en una capa de electrones va a darle ese electrón a otro elemento que solamente necesita un electrón para completar una capa.

Cuando eso sucede, el elemento original desciende a una capa completa y el segundo electrón completa su capa superior. Ambos elementos son ahora estables. Sin embargo, debido a que el número de electrones y protones en cada elemento ya no es igual, el elemento que recibe ahora el electrón tiene una carga neta negativa y el elemento que dio el electrón tiene una carga neta positiva. Las cargas opuestas provocan una atracción electrostática que atrae los iones juntos y apretados en una formación de cristales. Esto se llama enlace iónico.

Un ejemplo de esto es cuando un átomo de sodio renuncia a sus 3S electrones para llenar la última capa de un átomo de cloro, que necesita solo un electrón para convertirse en más estable. Esto crea los iones Na- y Cl+, que se unen entre sí para formar NaCl o la sal de mesa común.

Enlaces covalentes

En lugar de regalar o recibir electrones, dos (o más) átomos también pueden compartir pares de electrones para llenar sus capas. Esto forma un enlace covalente, y los átomos se fusionan en una molécula.

Un ejemplo de esto es cuando dos átomos de oxígeno (seis electrones de valencia) encuentran el carbono (cuatro electrones de valencia). Debido a que cada átomo quiere tener ocho electrones en su capa externa, el átomo de carbono comparte dos de sus electrones de valencia con cada átomo de oxígeno, completando sus capas, mientras que cada átomo de oxígeno comparte dos electrones con el átomo de carbono al completar su capa. La molécula resultante es dióxido de carbono o CO2.

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