Cómo encontrar electrones de valencia

En Química, los electrones de valencia son los electrones que se ubican en la última capa de electrones de un elemento. Saber cómo encontrar en número de los electrones de valencia para un átomo en particular es una habilidad importante para los químicos, ya que esta información determina los enlaces químicos que este puede formar. Afortunadamente, lo único que necesitas para hallar los electrones de valencia de un elemento es una tabla periódica estándar.

Parte 1

Parte 1 de 2:

Averiguar los electrones de valencia con una tabla periódica

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Para elementos que no sean metales de transición

Busca una tabla periódica de los elementos. La tabla periódica es una tabla codificada por colores que contiene varios cuadros diferentes y que muestra todos los elementos químicos conocidos por la humanidad. La tabla periódica revela una gran cantidad de información acerca de los elementos. Usarás parte de esta información para determinar el número de electrones de valencia para el átomo que quieras investigar. Generalmente puedes encontrar esta tabla dentro de la portada de los libros de química. También puedes encontrar una excelente tabla interactiva en línea disponible en esta página.^{[1]XFuente de investigación}
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Etiqueta cada columna de la tabla periódica de los elementos desde el 1 al 18. Por lo general, en una tabla periódica, todos los elementos de una sola columna vertical tienen la misma cantidad de electrones de valencia. Si tu tabla periódica no tiene cada columna numerada, asígnale a cada una un número comenzando por el 1 para el extremo izquierdo y el 18 para el extremo derecho. En términos científicos, estas columnas se conocen como "grupos" de elementos.^{[2]XFuente de investigación}
- Por ejemplo, si vas a trabajar con una tabla periódica en donde los grupos no están numerados, deberás escribir un 1 arriba del hidrógeno (H), un 2 arriba del berilio (Be) y así sucesivamente hasta escribir un 18 arriba del helio (He).
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Busca tu elemento en la tabla. Ahora busca el elemento para el cual quieras encontrar los electrones de valencia en la tabla. Puedes hacerlo a través de su símbolo químico (las letras que aparecen en cada cuadro), su número atómico (el número que está en la parte superior izquierda de cada cuadro) o cualquier otra información disponible en la tabla.
- A modo de ejemplo, puedes buscar los electrones de valencia para un elemento muy común: el carbono (C). Este elemento tiene un número atómico de 6. Está ubicado en la parte superior del grupo 14. En el próximo paso, se explicará cómo hallar sus electrones de valencia.
- En esta subsección no tomaremos en cuenta los metales de transición, que son los elementos del bloque con forma de rectángulo conformado por los grupos 3 al 12. Estos elementos son un poco diferentes del resto, así que en los pasos de esta subsección no trabajaremos con ellos. Podrás ver cómo trabajar con ellos en la próxima subsección.
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Usa los números de grupo para determinar la cantidad de electrones de valencia. Puedes usar el número de grupo de los elementos que no sean metales de transición para hallar el número de electrones de valencia que tiene un átomo de ese elemento. Las unidades que hay en el número de grupo es el número de electrones de valencia de un átomo de esos elementos. En otras palabras:
- grupo 1: 1 electrón 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 16: 6 electrones de valencia
- grupo 17: 7 electrones de valencia
- grupo 18: 8 electrones de valencia (excepto por el helio, que tiene 2)
- Para el ejemplo del carbono, debido a que ese elemento pertenece al grupo 14, puedes decir que un átomo de carbono tiene cuatro electrones de valencia.
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Para metales de transición

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Busca un elemento del grupo 3 al 12. Tal como lo hemos explicado anteriormente, los elementos de los grupos 3 al 12 se llaman "metales de transición" y se comportan en forma diferente al resto de los elementos con respecto a sus electrones de valencia. En esta sección explicaremos cómo, hasta cierto punto, a menudo no es posible asignarles electrones de valencia a estos átomos.
- A modo de ejemplo, tomaremos el tántalo (Ta) que es el elemento 73. En los próximos pasos, hallaremos sus electrones de valencia (o al menos intentaremos hacerlo).
- Ten en cuenta que los metales de transición incluyen las series de lantánidos y actínidos (también conocidos como "tierras raras"). Son las dos filas de elementos que normalmente se ubican debajo del resto de la tabla, que comienzan con el lantano y el actinio. Todos estos elementos pertenecen al grupo 3 de la tabla periódica.
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Comprende que los metales de transición no tienen electrones de valencia "tradicionales". Para comprender por qué los metales de transición en realidad no "funcionan" de la misma forma que el resto de la tabla periódica, necesitas una breve explicación de cómo se comportan los electrones en los átomos. Lee los próximos párrafos si quieres echar un vistazo rápido a este tema o ignóralos para ir directamente a las respuestas.^{[3]XFuente de investigación}
- A medida que los electrones se agregan a un átomo, se ordenan en diferentes "orbitales", que son básicamente diferentes áreas alrededor de un átomo en las cuales se congregan los electrones. Generalmente los electrones de valencia son los átomos pertenecientes a la última capa. En otras palabras, son los últimos átomos agregados.
- Por razones que son un poco complejas de explicar en el presente artículo, cuando los átomos se agregan a la última capa de un metal de transición (más adelante lo explicaremos con mayor profundidad), los primeros átomos que van en esa capa tienden a actuar como electrones de valencia normales, pero después de eso, dejan de hacerlo y los electrones de otras capas de orbitales a veces actúan como electrones de valencia en su lugar. Esto quiere decir que un átomo pude tener varios números de electrones de valencia dependiendo de cómo se manipulen.
- Para una explicación más detallada, lee esta excelente página de Clackamas Community College acerca de los electrones de valencia.^{[4]XFuente de investigación}
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Determina el número de electrones de valencia basándote en el número de grupo. Una vez más, el número de grupo del elemento que vayas a examinar puede indicarte su cantidad de electrones de valencia. Sin embargo, para los metales de transición no hay un patrón que puedas seguir. El número de grupo por lo general se corresponde con un rango de posibles cantidades de electrones de valencia. Estos son:^{[5]XFuente de investigación}
- 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 o 2 electrones de valencia
- grupo 12: 2 electrones de valencia
- Para el ejemplo del tántalo, como pertenece al grupo 5, puedes afirmar que tiene entre 2 y 5 electrones de valencia dependiendo de la situación.
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Parte 2

Parte 2 de 2:

Buscar los electrones de valencia a través de su configuración electrónica

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Aprende a leer la configuración electrónica. Otra forma de hallar los electrones de valencia de un elemento es a través de algo llamado "configuración electrónica". Esto a primera vista puede parecer algo complicado, pero solo es una forma de representar los orbitales de electrones de un átomo con letras y números. Una vez que entiendas qué es lo que ves, te resultará fácil.
- Observa el ejemplo de la configuración electrónica del elemento sodio (Na):
  1s²2s²2p⁶3s¹
- Ten en cuenta que esta configuración electrónica es solo una cadena repetitiva formada de esta manera:
  (número)(letra)^{(número elevado)} (número)(letra)^{(número elevado)}...
- …y así sucesivamente. El primer fragmento de (número)(letra) es el nombre del orbital del electrón y el ^{(número elevado)} es el número de electrones que hay en ese orbital. ¡Eso es todo!
- Así que, para el ejemplo anterior, podrías decir que el sodio tiene 2 electrones en el orbital 1s más 2 electrones en el orbital 2s más 6 electrones en el orbital 2p más 1 electrón en el orbital 3s. Eso suma 11 electrones en total. El sodio es el elemento número 11, así que tiene sentido.
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Encuentra la configuración electrónica para el elemento que vas a examinar. Una vez que sepas su configuración electrónica, encontrar su número de valencia es muy sencillo (excepto, por supuesto, para los metales de transición). Si te proporcionan la configuración desde el primer momento, puedes ignorar el próximo paso. Si tienes que encontrarla tú mismo, continúa leyendo:
- Aquí tienes la configuración electrónica completa del ununoctio (Uuo), que es el elemento 118:
  1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d¹⁰7p⁶
- Ahora que tienes esto, lo único que necesitas hacer para encontrar la configuración electrónica de otro átomo es simplemente completar este patrón desde el principio hasta que no queden más electrones. Esto es más fácil de lo que suena. Por ejemplo, si quieres hacer el diagrama de orbital del cloro (Cl), elemento 17, que tiene 17 electrones, debes hacerlo de esta forma:
  1s²2s²2p⁶3s²3p⁵
- Ten en cuenta que la cantidad de electrones debe sumar 17: 2 + 2 + 6 + 2 + 5 = 17. Solo debes cambiar el número en el último orbital. El resto es lo mismo, ya que los orbitales que están antes que el último se encuentran completamente llenos.
- Para saber más acerca de configuraciones electrónicos, lee también este artículo.
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Asígnales electrones a las capas de orbitales con la regla del octeto. A medida que se van agregando electrones a un átomo, van cayendo en varios orbitales según el orden mencionado anteriormente. Los primeros dos van en el orbital 1s, los dos siguientes van en el orbital 2s, los seis siguientes van en el orbital 2p y así sucesivamente. Cuando se trabaja con átomos que no son metales de transición, se dice que esos orbitales forman "capas de orbitales" alrededor del átomo y cada capa sucesiva está más alejada que las anteriores. Además de la primera capa, que solo puede alojar dos electrones, cada capa puede tener ocho electrones (excepto, te lo reiteramos, cuando trabajas con metales de transición). A esto se le conoce como la regla del octeto.
- Por ejemplo, supón que quieres examinar el elemento boro (B). Como su número atómico es 5, sabes que tiene 5 electrones y que su configuración electrónica es: 1s²2s²2p¹. Debido a que la primera capa de orbitales tiene solo dos electrones, sabes que el boro tiene dos capas: una con dos electrones 1s y otra con tres electrones en los orbitales 2s y 2p.
- Como otro ejemplo, un elemento como el cloro tiene tres capas de orbitales: una con dos electrones 1s; otra con dos electrones 2s y seis electrones 2p; y otra con dos electrones 2s y cinco electrones 3p.
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Encuentra el número de electrones en la última capa. Ahora que conoces las capas de electrones del elemento, encontrar sus electrones de valencia es fácil: simplemente usa el número de electrones de la última capa. Si la última capa está llena (en otras palabras, si tienes 8 electrones o 2 si se trata de la primera capa), el elemento es inerte y no reaccionará fácilmente con otros elementos. Sin embargo, te lo repetimos: estas reglas pueden no cumplirse para los metales de transición.
- Por ejemplo, si vas a trabajar con el boro, como tiene tres electrones en la segunda capa, puedes decir que el boro tiene tres electrones de valencia.
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Usa las filas de la tabla como atajos para saber cuántas capas tiene. Las filas horizontales de la tabla periódica se conocen como "períodos" de los elementos. Comenzando desde la parte superior de la tabla, cada período corresponde al número de capas de electrones que poseen los átomos de ese período. Puedes usar ese número como atajo para determinar cuántos electrones de valencia tiene un elemento. Simplemente comienza desde el lado izquierdo del período cuando vayas a contar electrones. Una vez más: con este método debes ignorar los metales de transición.
- Por ejemplo, sabes que el elemento selenio tiene cuatro capas de orbitales porque está en el cuarto período. Debido a que es el sexto elemento de la izquierda en el cuarto período (ignorando los metales de transición), sabes que la cuarta capa más lejana tiene seis electrones y por lo tanto, el selenio tiene seis electrones de valencia.
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Consejos

Ten en cuenta que las configuraciones electrónicas se pueden escribir en forma abreviada usando los gases nobles (los elementos del grupo 18) para sustituir a los orbitales en el inicio de la configuración. Por ejemplo, la configuración electrónica del sodio se puede escribir como [Ne]3s1. Esencialmente, es la misma que la del neón pero con un electrón más en el orbital 3s.^{[6]XFuente de investigación}
Los metales de transición pueden tener subcapas de valencia que no estén completamente llenas. Determinando el número exacto de electrones de valencia para los metales de transición requiere conocer principios de la teoría cuántica que está más allá del alcance del presente artículo.
Ten muy en cuenta que las tablas periódicas difieren entre los distintos países. Así que asegúrate de utilizar la correcta para evitar cualquier tipo de confusión.

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