Cómo calcular la valencia

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Gypsum molecule image by Vladislav Gajic from Fotolia.com

La valencia es una medida de la reactividad de un átomo o molécula. Puedes obtener la valencia de varios elementos mirando sus posiciones en la tabla periódica, pero no de todos. También es posible calcular la valencia de un átomo o molécula observando cómo este/a se combina con otros átomos o moléculas de los cuales conocemos la valencia.

Regla del octeto

Al determinar la valencia de un átomo o molécula (para aquellos que no puedan analizarse usando la tabla periódica), los químicos utilizan la regla del octeto. Según esta regla, los átomos y sustancias químicas se combinan de tal manera de tener ocho electrones en la capa externa de cualquier compuesto estén formando. Una capa externa con ocho electrones está llena, lo que indica que el compuesto es estable.

Cuando un átomo o molécula tiene entre uno y cuatro electrones en su capa externa, la valencia es positiva, indicando que este/a dona sus electrones libres. Cuando el número de electrones es cuatro, cinco, seis o siete, la valencia se determina restando el número de electrones a 8. Esto se debe a que es más fácil para el átomo o molécula aceptar electrones para alcanzar la estabilidad. Todos los gases nobles – excepto el helio – tienen ocho electrones en sus capas externas y son químicamente inertes. El helio es un caso especial: es inerte, pero tiene sólo dos electrones en su capa externa.

La tabla periódica

Los científicos han organizado todos los elementos que conocemos en una gráfica conocida como la tabla periódica y, en muchos casos, la valencia está a simple vista en la misma. Por ejemplo, todos los metales en la columna 1, incluyendo el hidrógeno y el litio, tienen una valencia igual a +1; todos aquellos en la columna 17, incluyendo el flúor y el cloro, tienen una valencia igual a -1. Los gases nobles en la columna 18 tienen una valencia igual a 0 y son inertes.

Es imposible hallar la valencia del cobre, oro o hierro utilizando este método, ya que estos tienen múltiples capas de electrones activos. Esto ocurre para todos los metales de transición en las columnas comprendidas entre la 3 y la 10, los elementos más pesados desde la 11 hasta la 14, los lantánidos (elementos 57 a 71) y los actínidos (elementos 89 a 103).

Determinando la valencia mediante fórmulas químicas

Se puede determinar la valencia de un elemento de transición o un radical en un compuesto observando cómo es la combinación con elementos de valencia conocida. Esta estrategia está basada en la regla del octeto, que nos dice que los elementos y radicales se combinan de tal manera de producir una capa externa estable de ocho electrones.

Como demostraciones sencillas de esta estrategia, nótese que el sodio (Na), con una valencia de +1, se combina fácilmente con el cloro (Cl), que tiene una valencia de -1, para formar cloruro de sodio (NaCl) o sal de mesa. Este es un ejemplo de una reacción iónica en la que un electron es donado por un átomo y recibido por el otro. Sin embargo, se necesitan dos átomos de sodio para combinarse iónicamente con el azufre (S) para formar sulfuro de sodio (Na₂S), un fuerte alcalinizante utilizado en la industria de la celulosa. Dado que este compuesto requiere dos átomos de sodio, la valencia del azufre debe ser -2.

Para aplicar esta estrategia a moléculas más complejas, es importante darse cuenta de que los elementos pueden, en ocasiones, combinarse para formar radicales reactivos que deben aún alcanzar la estabilidad. Un ejemplo es el radical sulfato (SO₄). Esta es una molécula tetraédrica en la que el átomo de azufre comparte electrones con cuatro átomos de oxígeno, en lo que se conoce como enlace covalente. En un compuesto tal, no se puede derivar la valencia de los átomos en el radical con tan sólo mirar la fórmula. Es posible, sin embargo, determinar la valencia del radical a partir de los compuestos iónicos que forma. Por ejemplo, el radical sulfato se combina de manera iónica con hidrógeno para formar ácido sulfúrico (H₂SO₄). Esta molécula contiene dos átomos de hidrógeno, cada uno con una valencia conocida de +1, por lo que la valencia del radical es -2.

Una vez determinada la valencia del radical, puedes utilizarla para calcular la valencia de los otros elementos y moléculas con las que se combina. Por ejemplo, el hierro (Fe) es un metal de transición que puede tener varias valencias. Cuando se combina con el radical sulfato, para formar sulfato ferroso (FeSO₄), su valencia debe ser +2, ya que la valencia del radical sulfato, determinada por el enlace que forma con el hidrógeno, es -2.

Este artículo fue realizado con la ayuda de sciencing.com