Por electrones de valencia se entiende habitualmente aquellos que se encuentran en una capa electrónica externa de un átomo (capa de valencia) y que pueden participar en la formación de enlaces químicos covalentes con otro u otros átomos. Un enlace covalente entre dos átomos se forma cuando cada átomo aporta uno de sus electrones de valencia, de manera que ambos electrones se aparean. Cada par de electrones de este tipo constituye un enlace covalente sencillo entre los dos átomos (en algunos casos especiales ambos electrones necesarios para formar el enlace los aporta solo uno de los átomos; en este caso se dice que el enlace es dativo). Los electrones de valencia son fundamentales para explicar las propiedades de un elemento químico a la hora de combinarse con otros.
¿Cuántos electrones de valencia tiene un determinado elemento?
Eso depende del tipo de elemento. Consideremos la tabla periódica de la cabecera de este texto. En ella hemos señalado con colores los denominados “bloques” en función de la configuración electrónica.
Se llaman elementos de grupos principales los que están coloreados en colores salmón (bloque s) y amarillo (bloque p). Los coloreados en azul y en verde son metales de transición (bloques d y f) El número de electrones de valencia de los grupos principales se obtiene de modo diferente al número de electrones de valencia de los metales de transición.
Electrones de valencia de elementos de grupos principales (bloques s y p)
Son los electrones que se encuentran en la capa electrónica de número cuántico principal (n) más alto. Por ejemplo, la configuración electrónica del fósforo (P) es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3. La capa electrónica de número cuántico principal más alto la forman en este caso las subcapas 3s y 3p. Como en estas subcapas hay un total de 5 electrones se dice que el fósforo tiene 5 electrones de valencia.
Electrones de valencia de metales de transición (bloques d y f)
Los electrones de valencia para los metales de transición son los que se encuentran en las subcapas que no forman parte del “núcleo de gas noble” de la configuración electrónica del elemento en cuestión. Esto requiere una explicación adicional.
Las configuraciones electrónicas se pueden escribir de forma desarrollada o compacta. La forma desarrollada es la configuración electrónica completa. Por ejemplo, la del manganeso es:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
Ahora bien, esta configuración se puede simplificar construyéndola a partir de la configuración del gas noble que tenga un número atómico más próximo al manganeso. Obsérvese en la tabla periódica que es el Ar. La configuración del Ar es:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
Compárese con la del Mn y se verá que la primera parte coincide en ambos. Por eso, la configuración del manganeso se puede escribir como la del gas noble Ar más los orbitales 4s2 3d5. Se representa así:
[Ar] 4s2 3d5
Los electrones que quedan fuera del “núcleo de configuración” del Ar son los electrones de valencia del Mn. Como se ve, en total son 7. Eso explica que 7 sea una valencia importante del Mn (por ejemplo, es la que tiene en el permanganato potásico, KMnO4).
En los elementos de transición los electrones d y los f son fundamentales para explicar los enlazamientos de estos elementos.
