Valencia de los elementos
La valencia es el número de enlaces químicos que un átomo de un elemento dado puede formar con otros átomos. Se escribe con números romanos: I, II, III, IV…
Este es uno de los primeros conceptos en química en 7º grado, y uno de los más memorizados sin entender. Innecesariamente, porque el principio es simple.
Un átomo es un bloque con enganches
Imagina que cada átomo es un bloque con un número determinado de protuberancias. Los bloques solo se unen cuando todas las protuberancias tienen un par:
| Elemento | Valencia | Es decir, un bloque con… |
|---|---|---|
| Hidrógeno (H) | I | un enganche |
| Cloro (Cl), Flúor (F) | I | un enganche |
| Oxígeno (O) | II | dos enganches |
| Azufre (S) | II (también IV y VI) | dos enganches |
| Nitrógeno (N) | III | tres enganches |
| Fósforo (P) | III (también V) | tres enganches |
| Carbono (C) | IV | cuatro enganches |
Y los metales que aparecen con mayor frecuencia en los problemas:
| Elemento | Valencia |
|---|---|
| Sodio (Na), Potasio (K) | I |
| Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Zinc (Zn) | II |
| Aluminio (Al) | III |
| Hierro (Fe) | II o III |
| Cobre (Cu) | I o II |
¿Para qué sirve la valencia?
Porque gracias a ella se sabe en qué proporciones se unen los átomos para formar moléculas. Algunos ejemplos:
- Agua H₂O — el oxígeno tiene dos enganches, el hidrógeno uno. El oxígeno, por lo tanto, aceptará exactamente dos hidrógenos. Ni uno, ni tres, sino dos.
- Amoníaco NH₃ — el nitrógeno tiene tres enganches, por lo que se une a tres hidrógenos.
- Metano CH₄ — el carbono tiene cuatro enganches, por lo que toma cuatro hidrógenos.
- Dióxido de carbono CO₂ — el carbono (IV) se une a dos oxígenos (II cada uno), y cada uno de estos enlaces es doble.
Error común: tratar las fórmulas como combinaciones aleatorias para memorizar. Sin embargo, la fórmula siempre resulta de la valencia — si conoces el número de enganches, la fórmula se puede derivar por uno mismo, incluso si nunca se ha visto.
¿De dónde viene la valencia?
De la estructura del átomo. Los átomos tienden a tener su capa electrónica externa completa. El hidrógeno tiene un electrón para "completar el par", de ahí un enlace. Al oxígeno le faltan dos electrones para completar, de ahí dos enlaces. El carbono puede compartir cuatro electrones, de ahí cuatro. En 7º grado, basta con recordar la regla de los enganches; la explicación electrónica viene después y solo la confirma.
¿Cómo consolidarlo sin memorizar?
La forma más rápida es construyendo. En Cząsteczki.pl cada átomo tiene espacios libres visibles para los enlaces, exactamente tantos como su valencia. Si intentas unir átomos de forma inconsistente con la regla, simplemente no se unirán. Después de unas pocas moléculas, los números I, II, III, IV se recuerdan solos, porque se han visto en acción.