Valencia en química
La valencia es el número de enlaces que puede formar un átomo y permite predecir las fórmulas de los compuestos.
La valencia es la capacidad de combinación de un átomo, es decir, el número de enlaces que puede formar o de electrones que gana, pierde o comparte al unirse con otros. Gracias a este número se puede predecir la fórmula de un compuesto: por ejemplo, el oxígeno tiene valencia 2 y el hidrógeno 1, de ahí que el agua sea H₂O.
¿Qué es la valencia en química?
El concepto surgió a mediados del siglo XIX. Edward Frankland propuso en 1852 que cada elemento tiene una «capacidad de saturación» fija, y en 1858 August Kekulé estableció que el carbono es tetravalente, esto es, forma cuatro enlaces. La palabra viene del latín valentia, «fuerza» o «capacidad».
La explicación moderna está en la estructura electrónica. La valencia depende de los electrones de valencia, los de la capa más externa del átomo, que son los que intervienen en los enlaces. Los átomos tienden a completar su capa externa con ocho electrones, la llamada regla del octeto, y para lograrlo ganan, pierden o comparten electrones. La valencia indica cuántos.
Valencia y número de oxidación
Los términos se usan a veces como sinónimos, pero no son idénticos:
| Concepto | Qué expresa | Signo | Ejemplo |
|---|---|---|---|
| Valencia | Capacidad de combinación (número de enlaces) | No lo tiene | O en H₂O: valencia 2 |
| Número de oxidación | Carga real o aparente de un átomo en un compuesto | Positivo o negativo | O en H₂O: −2 |
En muchos casos coinciden en valor absoluto, y por eso en la enseñanza básica se emplean indistintamente. La diferencia se nota en moléculas como el H₂ o el O₂: la valencia del hidrógeno es 1 y la del oxígeno 2, pero su número de oxidación en las moléculas elementales es 0. La distinción es esencial en las reacciones redox.
Cómo se determina la valencia
- Elementos del grupo 1 (alcalinos): valencia 1, pues pierden un electrón.
- Grupo 2 (alcalinotérreos): valencia 2.
- Grupo 13 (como el aluminio): valencia 3.
- Grupo 14 (carbono, silicio): valencia 4.
- Grupos 15, 16 y 17 (no metales): valencia igual a 8 menos el número del grupo en sus compuestos más simples. Así, nitrógeno 3, oxígeno 2 y cloro 1.
- Gases nobles: valencia 0, pues tienen la capa completa y apenas forman compuestos.
Su posición en la tabla periódica permite deducir los electrones de valencia y, con ellos, las valencias más probables.
Valencias de algunos elementos
| Elemento | Símbolo | Valencia(s) |
|---|---|---|
| Hidrógeno | H | 1 |
| Sodio, potasio | Na, K | 1 |
| Oxígeno | O | 2 |
| Calcio, magnesio | Ca, Mg | 2 |
| Aluminio | Al | 3 |
| Carbono | C | 4 (también 2 en el CO) |
| Nitrógeno | N | 3 (también 5 en el HNO₃) |
| Cobre | Cu | 1 y 2 |
| Hierro | Fe | 2 y 3 |
| Azufre | S | 2, 4 y 6 |
| Cloro | Cl | 1, 3, 5 y 7 |
Muchos elementos, en especial los metales de transición y los no metales de los periodos inferiores, tienen valencia variable: pueden combinarse de varias maneras y originan compuestos distintos. El hierro forma FeO con valencia 2 y Fe₂O₃ con valencia 3, y el cobre forma Cu₂O con valencia 1 y CuO con valencia 2.
Uso de la valencia para escribir fórmulas
Para formar un compuesto, el total de valencias de cada elemento debe compensarse. Un método práctico consiste en intercambiar las valencias como subíndices y simplificar si es posible:
El aluminio recibe el 2 (valencia del oxígeno) y el oxígeno el 3 (valencia del aluminio). Con esta regla se obtiene la fórmula química y, con las reglas de la nomenclatura química, su nombre. En un compuesto iónico, la valencia corresponde a la carga del ion; en uno covalente, al número de pares de electrones compartidos.
Ejercicios resueltos
1. Escribe la fórmula del cloruro de calcio (Ca de valencia 2; Cl de valencia 1).
Se intercambian valencias: Ca recibe 1 y Cl recibe 2. Fórmula: CaCl₂.
2. Escribe la fórmula del óxido de hierro(III).
Fe de valencia 3 y O de valencia 2: Fe₂O₃, que ya no se puede simplificar. Fórmula: Fe₂O₃.
3. Deduce la valencia del nitrógeno en el amoniaco, NH₃.
Cada átomo de H tiene valencia 1 y hay tres, así que el nitrógeno se combina con 3. Valencia del N: 3.
4. Indica la fórmula del nitruro de calcio (Ca de valencia 2; N de valencia 3).
Se intercambian valencias: Ca recibe 3 y N recibe 2. Fórmula: Ca₃N₂.
5. Un elemento del grupo 16 tiene 6 electrones de valencia. ¿Qué valencia tiene en sus compuestos más simples?
Necesita 2 electrones para completar el octeto: 8 − 6 = valencia 2.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la valencia de un elemento?
Es el número de enlaces que puede formar un átomo o, dicho de otro modo, su capacidad de combinación con otros átomos.
¿Cuál es la diferencia entre valencia y electrones de valencia?
Los electrones de valencia son los de la capa externa del átomo. La valencia es el número de ellos que intervienen al formar compuestos.
¿Por qué algunos elementos tienen varias valencias?
Porque pueden usar distinto número de electrones en el enlace, sobre todo los metales de transición y los no metales con orbitales d disponibles, como el azufre o el cloro.
¿Qué valencia tiene el oxígeno?
2 en casi todos sus compuestos. Las excepciones son los peróxidos, como el H₂O₂, donde su número de oxidación es −1.
¿Los gases nobles tienen valencia?
Su valencia habitual es 0, porque tienen la capa externa completa. Solo el xenón y algún otro forman compuestos en condiciones especiales.
Referencias
- Chang, R. y Goldsby, K. A. Química. McGraw-Hill.
- Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E. Química. La ciencia central. Pearson.
- IUPAC. Nomenclature of Inorganic Chemistry (Libro Rojo).
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2024). «Valencia en química». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/valencia-en-quimica/
