La capa de valència és aquella els electrons són els responsables de les propietats químiques d'un element. Els electrons en aquesta capa interactuen amb els d'un àtom veí, per formar així enllaços covalents (AB); i si emigren d'un àtom a un altre més electronegatiu, enllaços iònics (A + B-).
Aquesta capa ve definida pel nombre quàntic principal n, el qual al seu torn indica el període on es troba l'element en la taula periòdica. Mentre que l'ordenament per grups depèn de l'nombre d'electrons orbitant en la capa de valència. De manera que per a un n igual a 2, pot ocupar vuit electrons: vuit grups (1-8).
Font: Gabriel Bolívar
A la imatge superior es il·lustra el significat de la capa de valència. El punt negre al centre de l'àtom és el nucli, mentre que els restants cercles concèntrics són les capes electròniques definides per n.
Quantes capes té aquest àtom? Cadascuna d'ella posseeix un color propi, i a l'haver-hi quatre, llavors l'àtom té quatre capes (n = 4). Cal notar també que el color va degradant a mesura que augmenta la distància de la capa a el nucli. La capa de valència és la que es troba més allunyada de l'nucli: la de la color més clar.
En què consisteix la capa de valència?
D'acord a la imatge, la capa de valència no és més que els últims orbitals d'un àtom ocupats per electrons. A la capa blau clar, per an = 4, hi ha una sèrie d'orbitals 4s, 4p, 4d i 4f; és a dir, dins hi ha altres subcapes amb diferents capacitats electròniques.
Un àtom necessita d'electrons per poder omplir tots els orbitals 4n. Aquest procés es pot observar en les configuracions electròniques dels elements al llarg d'un període.
Per exemple, el potassi té configuració electrònica 4s 1, mentre que el calci, a la seva dreta, 4s 2. D'acord a aquestes configuracions, quina és la capa de valència? El terme al·ludeix a la configuració electrònica de gas noble argó 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6. Aquesta representa la capa interna o tancada (el que també es coneix com nucli).
Atès que l'orbital 4s és el de major energia, i en el qual entren els nous electrons, aquest representa la capa de valència tant per al K com per al Ca. Si es comparessin els àtoms de K i Ca amb el de la imatge, seria totes les capes internes de color blau; i 4s la capa de blau clar, l'externa.
Característiques
De tot l'anterior dit, es pot resumir algunes característiques de la capa de valència per a tots els àtoms:
-La seva nivell energètic és més alt; el que és igual, està més retirada de l'nucli i posseeix la menor densitat electrònica (comparada amb altres capes).
-Està incompleta. Per tant, continuarà omplint d'electrons a mesura que es recorre un període d'esquerra a dreta a la taula periòdica.
-Intervé en la formació d'enllaços covalents o iònics.
Per al cas dels metalls potassi i calci, s'oxiden per transformar-se en cations. El K + té configuració electrònica, a causa que perd el seu únic electró extern 4s 1. I pel costat de Ca 2+, la seva configuració també és; perquè en lloc de perdre un electró, perd dos (4s 2).
Però, ¿quina és la diferència entre el K + i el Ca 2+, si tots dos perden els electrons de la seva capa de valència i tenen configuració electrònica? La diferència està en els seus radis iònics. Ca 2+ és més petit que K +, pel fet que l'àtom de calci té un protó addicional que atrau amb més força els electrons externs (capes tancades o de valència).
La capa de valència 4s no ha desaparegut: només està buida per a aquests ions.
exemples
El concepte de la capa de valència pot trobar-se directa o indirectament en molts aspectes de la química. A causa de que els seus electrons són els que participen en la formació d'enllaços, qualsevol tema que els abordi (TEV, RPECV, mecanismes de reacció, etc.) haurà al·ludir a aquesta capa.
Això es deu al fet que, més important que la capa de valència, són els seus electrons; anomenats electrons de valència. A l'representar-se a la construcció progressiva de les configuracions electròniques, aquests defineixen l'estructura electrònica de l'àtom, i per tant les seves propietats químiques.
A partir d'aquesta informació d'un àtom A i un altre B, poden bosquejarse les estructures dels seus compostos a través de les estructures de Lewis. Així mateix, es pot determinar les estructures electròniques i moleculars d'una gamma de compostos gràcies a el nombre d'electrons de valència.
Els exemples possibles i més simples de capes de valències es troben en la taula periòdica; específicament, en les configuracions electròniques.
exemple 1
És possible identificar un element i la seva ubicació en la taula periòdica únicament amb la configuració electrònica. Així, si un element X té configuració 5s 2 5p 1, de quin es tracta ia quin període i grup pertany?
Atès que n = 5, X es troba en el cinquè període. A més, posseeix tres electrons de valència: dos en l'orbital 5s 2 i un al 5p 1. La capa interna no aporta més informació.
Com X posseeix tres electrons, i els seus orbitals 5p estan incomplets, està en el bloc p; més encara, en el grup IIIA (sistema romànic) o 13 (sistema de numeració actual i aprovat per la IUPAC). X es tracta llavors de l'element indi, In.
exemple 2
Quin és l'element X amb configuració electrònica 4d 10 5s 1 ? Cal notar que a l'igual que l'In, pertany a el període 5, ja que l'orbital 5s 1 és el de major energia. No obstant això, la capa de valència també inclou als orbitals 4d, ja que estan incomplets.
Les capes de valències poden llavors designar com nsnp, per a un element de l'bloc pos; o (n-1) dns, per a un element de el bloc d. De manera que l'element misteriós X pertany a el bloc d perquè la seva configuració electrònica és de l'tipus (n-1) dns (4d 10 5s 1).
A quin grup pertany? Sumant els deu electrons de l'orbital 4d 10, i un de l'5s 1, X té onze electrons de valència. Per tant, ha de situar-se en el grup IB o 11. Desplaçant llavors pel període 5 de la taula periòdica fins al grup 11 s'ensopega amb l'element plata, Ag.
referències
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició., Pàg. 23). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Química. (8va ed.). Cengage Learning, pàg 287.
- NDT Resource Center. (Sf). The Valence Shell. Pres de: nde-ed.org
- Clackamas Community College. (2002). Valence Electrons. Recuperat de: dl.clackamas.edu
- Chemistry LibreTexts. (Sf). Valence and Core Electrons. Recuperat de: chem.libretexts.org