DETERMINACION DE GRUPO, PERIODO, ELECTRONES DE VALENCIA Y VALENCIA A PARTIR DE LA CONFIGURACION ELECTRONICA

DETERMINACION DE GRUPO, PERIODO, ELECTRONES DE VALENCIA Y VALENCIA A PARTIR DE LA CONFIGURACION ELECTRONICA

·       Principio de Aufbau o de la menor energía: Este principio nos indica que todos los electrones partirán "llenando" los orbitales de menor energía posible. Si el de menor energía está lleno, seguirán con el que le sigue en energía y así sucesivamente.

·       Principio de Hund o de la máxima multiplicidad: Este principio nos dice que en caso de que existan orbitales atómicos con la misma energía, los electrones se distribuirán equitativamente en cada uno y cuando todos tengan un electrón se empezaran a llenar con los que les falten. Por ejemplo, si se tiene tres orbitales con la misma energía (denominados orbitales degenerados), los electrones entrarán de tal manera que los primeros tres electrones entrarán uno en cada orbital, todos con el mismo spin. Cuando esto ocurre se dice que el orbital (los orbitales en este caso) se encuentra semi-lleno. Posteriormente, se completaran los orbitales con los electrones que hagan falta para este efecto.

·       Principio de exclusión de Pauli: Este principio nos dice que cada electrón posee una combinación única de 4 números cuánticos que lo personaliza. No es posible que existan dos electrones con los 4 números cuánticos iguales. Esto quiere decir, que sólamente pueden existir dos electrones por orbital, ya que existen dos espines (+1/2 y -1/2).

Grupos y periodos

La colocación de los elementos en la tabla periódica se hace teniendo en cuenta la configuración electrónica.

En cada período aparecen los elementos cuyo último nivel de su configuración electrónica coincide con el número del período, ordenados por orden creciente de número atómico. Por ejemplo, el período 3 incluye los elementos cuyos electrones más externos están en el nivel 3.
Na (Z = 11): 1s22s22p63s1.
Al (Z = 13): 1s22s22p63s23p1.

En cada grupo aparecen los elementos que presentan el mismo número de electrones en el último nivel ocupado o capa de valencia. Por ejemplo, todos los elementos del grupo 13 contienen 3 electrones en su capa más externa y el último electrón queda en un orbital p;
B (Z = 5): 1s22s22p1.
Al (Z = 13): 1s22s22p63s23p1.

La tabla periódica es una cuadricula en la cual se ubican los elementos según su distribución electrónica. Para determinar la ubicación de cada elemento se debe determinar la fila y la columna o grupo a partir de la configuración electrónica: La fila está dada por el máximo coeficiente del subnivel S y la columna por la terminación de la distribución electrónica. Existen 4 zonas (s, p, d, f)

Zona s con dos columnas s¹ y s²

Zona p con seis columnas desde p¹ hasta p⁶

Zona d con 10 columnas desde d¹ hasta d ¹⁰

Zona f con 14 columnas desde f¹ hasta f¹⁴

 DETERMINACION DE ELECTRONES DE VALENCIA Y VALENCIA

ELECTRONES DE VALENCIA: Los electrones de valencia de un elemento químico son el total de electrones que tiene en el nivel más alto. El nivel más alto se puede determinar directamente de la configuración electrónica, ejemplo:

O (Z=8) = 1s² 2s² 2p⁴         el nivel más alto es el 2

Una vez determinado el nivel más alto, se deben localizar los subniveles s y p y sumar los electrones de cada uno.  En el caso del oxigeno es la suma de los electrones en los subniveles s y p es igual a 6.  Estos son los electrones de valencia del oxígeno.

VALENCIA: Son los electrones que puede recibir o perder un átomo para ser más estable y no se debe confundir con los electrones de valencia.  La mayoría de los elementos deben tener 8 electrones en el último nivel, menos el H, He, Li, etc., esto significa que deben tener los subniveles s y p llenos y que al sumarlos dan un total de 8 electrones.

ELEMENTO	CONFIGURACION	NIVEL MAS ALTO	ELECTRONES DE VALENCIA	VALENCIA
O (Z=8)	1s2 2s2 2p4	2	6	-2
Ca (Z=20)	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2	4	2	+8
I (Z=53)	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p5	5	7	-1

Resumiendo, el oxígeno tiene 6 electrones en su último nivel, por lo que para ser estable necesita ganar 2 electrones, su valencia es -2.  Para el Calcio, sus electrones de valencia son 2 y tiene dos opciones, una ganar 6 electrones o perder 2; es más fácil perder los 2 electrones del último nivel porque queda el nivel 3 con 8 electrones de los subniveles s y p, por lo tanto su valencia es +2.  El Yodo tiene 7 electrones de valencia y necesita ganar 1 para ser estable, por lo tanto su valencia es -1.

Por lo tanto la valencia dependerá de la cantidad de electrones que contenga el elemento en su último nivel, si tiene muchos la tendencia es ganar electrones, si tiene pocos, la tendencia es perderlos.  Normalmente los no metales (como oxigeno y yodo) tienden a ganar electrones y se quedan con carga negativa; los metales tienden a perder electrones y se quedan con carga positiva.

VALENCIAS MULTIPLES EN ALGUNOS ELEMENTOS

Algunos elementos presentan valencias múltiples, como es el caso del Carbono, que tiene de valencias +2, +4, -4. El carbono es un no metal y por tanto puede admitir electrones de los no metales.
La configuración electrónica del carbono es 1s² 2s² 2p², para ser estable necesita 4 electrones procedentes de los metales. También puede compartir 2 electrones cuando reacciona con no metales como el Oxígeno, porque tiene 2 electrones desapareados (los de los orbitales p), y diríamos que tiene valencia +2. En este caso formaría CO (monóxido de carbono). Pero como hay poca diferencia de energía entre los electrones 2s y los electrones 2p, entonces un electrón de 2s puede saltar a un orbital vacío de 2p, con lo cual habrá 4 electrones desapareados, y diríamos que tiene valencia +4. En este caso se formaría CO₂ (dióxido de carbono).
El Oxígeno por ejemplo tiene 6 electrones en su última capa, por tanto puede admitir 2 electrones de los metales y además no puede desaparear más que dos electrones entre sus orbitales vacíos, por eso actúa siempre con valencia -2. Existen casos como el cloro (que tiene 7 electrones en su última capa) por tanto puede actuar con valencia -1, generalmente. Pero cuando se combina con otros no metales puede actuar con valencia +1, +3, +5 y +7. ¿Por qué? Esto es porque al tener 3 capas admite orbitales d (que están vacíos) y tiene por tanto orbitales por donde colocar electrones desapareados. Si no salta ningún electrón originalmente, tendría 1 electrón desapareado en 3p. Si salta 1 electrón de 3p a 3d entonces tendrá  3 electrones desapareados. Si saltan 2 electrones de 3p a 3d ahora tendrá 5 electrones. desapareados, y si saltan 3 electrones de 3p a 3d tendrá ahora 7 electrones desapareados. Esta es la explicación de sus múltiples valencias. El fluor por ejemplo tiene también 7 electrones en su última capa pero sólo tiene valencia -1, porque el nivel 2 no admite orbitales d y por tanto no pueden saltar electrones de 2p a 2d.