A camada de valência é aquela cujos elétrons são responsáveis pelas propriedades químicas de um elemento. Os elétrons nesta camada interagem com os de um átomo vizinho, formando ligações covalentes (AB); e se eles migram de um átomo para outro mais eletronegativo, ligações iônicas (A + B–).
Essa camada é definida pelo número quântico principal n, que por sua vez indica o período em que o elemento se encontra na tabela periódica. Enquanto a ordem do grupo depende do número de elétrons orbitando na camada de valência. Portanto, para um n igual a 2, ele pode ocupar oito elétrons: oito grupos (1-8).
Fonte: Gabriel Bolívar
A imagem acima ilustra o significado da camada de valência. O ponto preto no centro do átomo é o núcleo, enquanto os círculos concêntricos restantes são as conchas eletrônicas definidas por n.
Quantas camadas esse átomo tem? Cada um deles tem sua própria cor e, como são quatro, o átomo tem quatro camadas (n = 4). Observe também que a cor se degrada à medida que a distância da camada ao núcleo aumenta. A camada de valência é a que fica mais distante do núcleo: a que tem a cor mais clara.
Qual é a camada de valência?
De acordo com a imagem, a camada de valência nada mais é do que os últimos orbitais de um átomo ocupado por elétrons. No shell azul claro, para n = 4, há uma série de orbitais 4s, 4p, 4d e 4f; isto é, dentro existem outras subcamadas com diferentes capacidades eletrônicas.
Um átomo precisa de elétrons para preencher todos os orbitais 4n. Esse processo pode ser observado nas configurações eletrônicas dos elementos ao longo de um período.
Por exemplo, o potássio tem configuração de elétrons 4s 1, enquanto o cálcio, à sua direita, 4s 2. De acordo com essas configurações, o que é a camada de valência? O termo refere-se à configuração eletrônica do gás nobre argônio 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6. Isso representa a camada interna ou fechada (também conhecida como kernel).
Uma vez que o orbital 4s é aquele com a energia mais alta, e no qual os novos elétrons entram, ele representa a camada de valência para K e Ca. Se os átomos de K e Ca forem comparados com o da imagem, seria todas as camadas internas azuis; e 4s a camada azul clara, a externa.
Caracteristicas
De tudo o que foi dito acima, algumas características da camada de valência para todos os átomos podem ser resumidas:
-Seu nível de energia é mais alto; o que é o mesmo, é mais removido do núcleo e tem a densidade de elétrons mais baixa (em comparação com outras camadas).
-Está incompleto. Portanto, ele continuará a ser preenchido com elétrons à medida que um período é percorrido da esquerda para a direita na tabela periódica.
- Participa na formação de ligações covalentes ou iônicas.
No caso dos metais potássio e cálcio, eles são oxidados para se tornarem cátions. O K + tem configuração eletrônica, pois perde seu único elétron externo 4s 1. E no lado do Ca 2+, sua configuração também é; porque em vez de perder um elétron, você perde dois (4s 2).
Mas qual é a diferença entre K + e Ca 2+, se ambos perdem os elétrons de sua camada de valência e têm configuração eletrônica? A diferença está em seus raios iônicos. O Ca 2+ é menor que o K +, pois o átomo de cálcio possui um próton adicional que atrai elétrons externos com maior força (cascas fechadas ou de valência).
A camada de valência 4s não desapareceu: só está vazia para esses íons.
Exemplos
O conceito de concha de valência pode ser encontrado direta ou indiretamente em muitos aspectos da química. Uma vez que seus elétrons são os que participam da formação das ligações, qualquer tópico que os trate (TEV, RPECV, mecanismos de reação, etc.) deve referir-se a essa camada.
Isso ocorre porque, mais importantes do que a camada de valência, são seus elétrons; chamados elétrons de valência. Quando representadas na construção progressiva de configurações eletrônicas, estas definem a estrutura eletrônica do átomo e, portanto, suas propriedades químicas.
A partir dessas informações de um átomo A e outro B, as estruturas de seus compostos podem ser delineadas através das estruturas de Lewis. Da mesma forma, as estruturas eletrônicas e moleculares de uma variedade de compostos podem ser determinadas pelo número de elétrons de valência.
Os exemplos mais simples possíveis de cascas de valência são encontrados na tabela periódica; especificamente, em configurações eletrônicas.
Exemplo 1
É possível identificar um elemento e sua localização na tabela periódica apenas com a configuração eletrônica. Assim, se um elemento X tem configuração 5s 2 5p 1, o que é e a que período e grupo pertence?
Como n = 5, X está no quinto período. Além disso, possui três elétrons de valência: dois no orbital 5s 2 e um no 5p 1. A camada interna não fornece mais informações.
Como X tem três elétrons e seus orbitais 5p estão incompletos, ele está no bloco p; além disso, no grupo IIIA (sistema românico) ou 13 (sistema de numeração em vigor aprovado pela IUPAC). X é então sobre o elemento índio, In.
Exemplo 2
O que é o elemento X com configuração eletrônica 4d 10 5s 1 ? Observe que, como In, ele pertence ao período 5, uma vez que o orbital 5s 1 é o que tem a energia mais alta. No entanto, a camada de valência também inclui os orbitais 4d, pois eles estão incompletos.
As camadas de valência podem então ser designadas como nsnp, para um elemento do bloco pos; ou (n-1) dns, para um elemento do bloco d. Portanto, o misterioso elemento X pertence ao bloco d porque sua configuração eletrônica é do tipo (n-1) dns (4d 10 5s 1).
A qual grupo você pertence? Somando os dez elétrons do orbital 4d 10 e um do 5s 1, X tem onze elétrons de valência. Portanto, ele deve ser colocado no grupo IB ou 11. Passando então pelo período 5 da tabela periódica para o grupo 11, você topa com o elemento prata, Ag.
Referências
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (quarta edição, p. 23). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning, p 287.
- Centro de Recursos NDT. (sf). The Valence Shell. Retirado de: nde-ed.org
- Clackamas Community College. (2002). Elétrons de valência. Recuperado de: dl.clackamas.edu
- Chemistry LibreTexts. (sf). Valência e elétrons do núcleo. Recuperado de: chem.libretexts.org