Il guscio di valenza è quello i cui elettroni sono responsabili delle proprietà chimiche di un elemento. Gli elettroni in questo guscio interagiscono con quelli di un atomo vicino, formando così legami covalenti (AB); e se migrano da un atomo all'altro, legami ionici più elettronegativi (A + B–).
Questo strato è definito dal numero quantico principale n, che a sua volta indica il periodo in cui si trova l'elemento nella tavola periodica. Mentre l'ordine di gruppo dipende dal numero di elettroni in orbita nel guscio di valenza. Quindi per un n uguale a 2, può occupare otto elettroni: otto gruppi (1-8).
Fonte: Gabriel Bolívar
L'immagine sopra illustra il significato dello strato di valenza. Il punto nero al centro dell'atomo è il nucleo, mentre i restanti cerchi concentrici sono i gusci elettronici definiti da n.
Quanti strati ha questo atomo? Ognuno di loro ha il suo colore e poiché ce ne sono quattro, l'atomo ha quattro strati (n = 4). Notare anche che il colore degrada all'aumentare della distanza dallo strato al nucleo. Lo strato di valenza è quello più lontano dal nucleo: quello con il colore più chiaro.
Qual è lo strato di valenza?
Secondo l'immagine, il guscio di valenza non è altro che gli ultimi orbitali di un atomo occupato da elettroni. Nel guscio azzurro, per n = 4, ci sono una serie di orbitali 4s, 4p, 4d e 4f; cioè all'interno ci sono altri sottostrati con differenti capacità elettroniche.
Un atomo ha bisogno di elettroni per riempire tutti gli orbitali 4n. Questo processo può essere osservato nelle configurazioni elettroniche degli elementi per un periodo.
Ad esempio, il potassio ha una configurazione elettronica 4s 1 , mentre il calcio, alla sua destra, 4s 2 . Secondo queste impostazioni, qual è lo strato di valenza? Il termine si riferisce alla configurazione elettronica del gas nobile argon 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 . Questo rappresenta il livello interno o chiuso (noto anche come kernel).
Poiché l'orbitale 4s è quello con la più alta energia, e in cui entrano i nuovi elettroni, rappresenta il guscio di valenza sia per K che per Ca.Se gli atomi di K e Ca fossero confrontati con quello nell'immagine, sarebbe blu tutti gli strati interni; e 4s lo strato azzurro, quello esterno.
caratteristiche
Da tutto quanto sopra detto, si possono riassumere alcune caratteristiche del guscio di valenza per tutti gli atomi:
-Il tuo livello di energia è più alto; ciò che è lo stesso, è ulteriormente rimosso dal nucleo e ha la più bassa densità di elettroni (rispetto ad altri strati).
-È incompleto. Pertanto, continuerà a riempirsi di elettroni mentre un periodo viene attraversato da sinistra a destra sulla tavola periodica.
-Partecipa alla formazione di legami covalenti o ionici.
Nel caso dei metalli potassio e calcio, vengono ossidati per diventare cationi. Il K + ha una configurazione elettronica, perché perde il suo unico elettrone esterno 4s 1 . E sul lato Ca 2+ , anche la sua configurazione è; perché invece di perdere un elettrone, perdi due (4s 2 ).
Ma qual è la differenza tra K + e Ca 2+ , se entrambi perdono gli elettroni dal loro guscio di valenza e hanno una configurazione elettronica? La differenza sta nei loro raggi ionici. Ca 2+ è più piccolo di K + , perché l'atomo di calcio ha un protone aggiuntivo che attrae gli elettroni esterni con maggiore forza (gusci chiusi o di valenza).
Il guscio di valenza 4s non è scomparso: è vuoto solo per questi ioni.
Esempi
Il concetto di guscio di valenza può essere trovato direttamente o indirettamente in molti aspetti della chimica. Poiché i suoi elettroni sono quelli che partecipano alla formazione dei legami, qualsiasi argomento che li affronti (TEV, RPECV, meccanismi di reazione, ecc.) Deve fare riferimento a detto strato.
Questo perché, più importanti del guscio di valenza, sono i suoi elettroni; chiamati elettroni di valenza. Quando rappresentati nella costruzione progressiva di configurazioni elettroniche, queste definiscono la struttura elettronica dell'atomo, e quindi le sue proprietà chimiche.
Da queste informazioni di un atomo A e di un altro B, le strutture dei loro composti possono essere delineate attraverso le strutture di Lewis. Allo stesso modo, le strutture elettroniche e molecolari di una serie di composti possono essere determinate dal numero di elettroni di valenza.
Gli esempi più semplici possibili di gusci di valenza si trovano nella tavola periodica; in particolare, nelle configurazioni elettroniche.
Esempio 1
È possibile identificare un elemento e la sua posizione nella tavola periodica solo con la configurazione elettronica. Quindi, se un elemento X ha la configurazione 5s 2 5p 1 , cos'è ea quale periodo e gruppo appartiene?
Poiché n = 5, X è nel quinto periodo. Inoltre, ha tre elettroni di valenza: due nell'orbitale 5s 2 e uno nel 5p 1 . Lo strato interno non fornisce ulteriori informazioni.
Poiché X ha tre elettroni e i suoi orbitali 5p sono incompleti, è nel blocco p; inoltre, nel gruppo IIIA (sistema romanico) o 13 (attuale sistema di numerazione approvato dalla IUPAC). X riguarda quindi l'elemento indio, In.
Esempio 2
Cos'è l'elemento X con configurazione elettronica 4d 10 5s 1 ? Nota che come In, appartiene al periodo 5, poiché l'orbitale 5s 1 è quello con l'energia più alta. Tuttavia, il guscio di valenza include anche gli orbitali 4d, poiché sono incompleti .
Gli strati di valenza possono quindi essere designati come nsnp, per un elemento del blocco pos; o (n-1) dns, per un elemento del blocco d. Quindi l'elemento misterioso X appartiene al blocco d perché la sua configurazione elettronica è del tipo (n-1) dns (4d 10 5s 1 ).
A quale gruppo appartieni? Aggiungendo i dieci elettroni dall'orbitale 4d 10 e uno dal 5s 1 , X ha undici elettroni di valenza. Pertanto, deve essere inserito nel gruppo IB o 11. Spostandosi quindi attraverso il periodo 5 della tavola periodica al gruppo 11, si incappa nell'elemento argento, Ag.
Riferimenti
- Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica. (quarta ed., p. 23). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck e Stanley. Chimica. (8 ° ed.). CENGAGE Learning, p 287.
- Centro risorse NDT. (Sf). Valence Shell. Tratto da: nde-ed.org
- Clackamas Community College. (2002). Elettroni di valenza. Recupero da: dl.clackamas.edu
- Chemistry LibreTexts. (Sf). Valenza ed elettroni centrali. Recupero da: chem.libretexts.org