Qué es la tabla de valencias y para qué sirve en química

La tabla de valencias es una herramienta que ayuda a entender cómo se combinan los elementos químicos y a formular muchos compuestos. Para utilizarla correctamente conviene recordar que los átomos pueden unirse mediante sus electrones externos, es decir, los que se encuentran en el nivel de energía más alejado del núcleo. Según el elemento, esos electrones pueden perderse, ganarse o compartirse durante una reacción química.

Resumen

La tabla de valencias reúne los valores que indican cómo pueden combinarse los elementos, según cedan, acepten o compartan electrones. Sirve para formular compuestos, interpretar cargas iónicas, nombrar sustancias y comprobar que sus fórmulas sean eléctricamente neutras. La valencia no equivale siempre al número de oxidación, que representa convencionalmente la distribución electrónica. Para usarla, se consultan las valencias, se igualan las cargas mediante la proporción más sencilla y se colocan los subíndices correspondientes, considerando el tipo de enlace.

Cómo son los átomos y por qué se combinan

Un átomo está formado por un núcleo y una zona exterior en la que se encuentran los electrones. El núcleo contiene protones, que tienen carga positiva, y neutrones, que no poseen carga eléctrica. Los electrones tienen carga negativa y se distribuyen en niveles o capas de energía alrededor del núcleo.

En un átomo neutro, el número de protones es igual al de electrones. La identidad del elemento depende del número de protones: por ejemplo, todos los átomos de oxígeno tienen ocho protones, aunque puedan presentar diferente número de neutrones.

Los átomos suelen unirse porque al hacerlo pueden alcanzar una distribución de electrones más estable. En esa unión intervienen sobre todo los electrones del nivel externo. Dependiendo de la situación, un átomo puede:

• Ceder electrones y convertirse en un ion con carga positiva, llamado catión.
• Aceptar electrones y transformarse en un ion con carga negativa, llamado anión.
• Compartir electrones con otro átomo mediante un enlace covalente.

Los enlaces químicos mantienen unidos a los átomos en sustancias como el agua, las sales minerales, los óxidos y muchas otras. Los gases nobles suelen ser poco reactivos porque tienen una configuración electrónica externa especialmente estable, aunque esta idea no significa que todos los enlaces químicos sean imposibles en cualquier circunstancia.

La posición en la tabla periódica

La tabla periódica ordena los elementos según su número atómico y los agrupa atendiendo a semejanzas en sus propiedades. De forma general, los metales tienden a perder electrones y suelen conducir bien el calor y la electricidad. Muchos no metales tienden a ganar electrones o a compartirlos y, por lo común, presentan menor conductividad.

Estas tendencias son una orientación, no una regla que permita predecir sin excepciones el comportamiento de cualquier compuesto. Para conocer las posibles combinaciones de un elemento se consultan sus valencias o, según el sistema utilizado, sus números de oxidación.

Qué significa valencia

En una explicación escolar, la valencia representa la capacidad de combinación de un elemento: indica cuántos electrones puede ceder, aceptar o compartir un átomo al formar enlaces. Un mismo elemento puede tener más de una valencia, ya que puede participar en compuestos diferentes.

Por ejemplo, el calcio suele trabajar con valencia 2. Esto se relaciona con su tendencia a perder dos electrones y formar el ion Ca2+. El cloro, en muchos compuestos iónicos sencillos, tiende a ganar un electrón y formar Cl−. En cambio, el carbono puede formar enlaces covalentes de distintas maneras y se asocia habitualmente con valores de valencia 2 y 4 en la formulación básica.

Es importante no confundir completamente valencia con número de oxidación. El número de oxidación es un valor que se asigna a un elemento dentro de un compuesto para representar, de forma convencional, cómo se distribuirían los electrones si los enlaces se considerasen iónicos. Puede ser positivo, negativo o cero, y no siempre coincide exactamente con la valencia entendida como capacidad de enlace.

Qué es la tabla de valencias

La tabla de valencias reúne los valores con los que distintos elementos pueden combinarse. No existe una única presentación universal: algunas tablas muestran valencias positivas y negativas, mientras que otras incluyen principalmente estados de oxidación frecuentes. Por eso hay que leer el encabezado y las indicaciones de la tabla que se esté utilizando.

Esta es una selección de valores habituales en formulación elemental:

• Hidrógeno (H): 1.
• Oxígeno (O): 2.
• Sodio (Na) y potasio (K): 1.
• Magnesio (Mg), calcio (Ca) y radio (Ra): 2.
• Aluminio (Al) y boro (B): 3.
• Silicio (Si): 4.
• Carbono (C): 2, 4.
• Hierro (Fe): 2, 3.
• Cobre (Cu): 1, 2.
• Mercurio (Hg): 1, 2.
• Plata (Ag): 1.
• Oro (Au): 1, 3.
• Plomo (Pb): 2, 4.
• Azufre (S): 2, 4, 6.
• Nitrógeno (N): 3, 5.
• Fósforo (P): 3, 5.
• Cloro (Cl): 1, 3, 5, 7.
• Cromo (Cr): 2, 3, 6.
• Manganeso (Mn): 2, 3, 4, 6, 7.

Estos valores son los que se emplean con frecuencia en los primeros cursos de química, pero no deben interpretarse como una lista de todas las posibilidades de cada elemento. En compuestos concretos, especialmente en sustancias más complejas, pueden aparecer otros estados de oxidación.

Para qué sirve la tabla de valencias

Su utilidad principal es facilitar la formulación de compuestos. Al conocer la valencia de los elementos, podemos establecer qué proporción de átomos permite que el compuesto sea eléctricamente neutro.

Supongamos que queremos combinar aluminio, cuya valencia habitual es 3, con oxígeno, cuya valencia es 2. Para compensar las cargas se necesitan dos átomos de aluminio, que aportarían seis cargas positivas, y tres átomos de oxígeno, que aportarían seis cargas negativas. La fórmula resultante es Al2O3.

Otro caso sencillo es la combinación entre magnesio y cloro. El magnesio puede formar Mg2+, mientras que cada átomo de cloro puede formar Cl−. Por tanto, hacen falta dos átomos de cloro para compensar la carga de un átomo de magnesio: MgCl2.

La tabla también ayuda a:

• Predecir qué elementos pueden combinarse con mayor facilidad.
• Interpretar las cargas de algunos iones.
• Escribir fórmulas químicas de compuestos sencillos.
• Nombrar sustancias cuando un elemento presenta varias valencias.
• Comprobar si una fórmula conserva el equilibrio eléctrico.

Tipos de valencia

En las explicaciones tradicionales se suelen distinguir dos formas generales de expresar la valencia:

• Valencia positiva: se relaciona con la pérdida o cesión de electrones. Al perder carga negativa, el átomo queda con un balance positivo. Se expresa, por ejemplo, como +1, +2 o +3 cuando se está indicando un número de oxidación positivo.
• Valencia negativa: se relaciona con la ganancia de electrones. El átomo adquiere un balance negativo, que puede representarse como −1, −2 o −3, entre otros valores.

En los enlaces covalentes, sin embargo, los electrones no pasan necesariamente por completo de un átomo a otro: pueden compartirse. Por eso la interpretación de la valencia debe adaptarse al tipo de enlace y al sistema de nomenclatura que se esté utilizando.

Cómo usarla al formular un compuesto

1. Escribe los símbolos de los elementos que forman la sustancia.
2. Consulta una valencia adecuada para cada elemento.
3. Iguala las cargas positivas y negativas mediante la proporción más sencilla.
4. Coloca los subíndices debajo de los símbolos. El subíndice indica cuántos átomos hay de cada elemento.
5. Comprueba que no pueda simplificarse la proporción y que la carga total sea cero, si se trata de un compuesto neutro.

La tabla de valencias no sustituye a la tabla periódica ni permite conocer por sí sola todas las propiedades de una sustancia. Es una guía para estudiar la capacidad de combinación de los elementos y para resolver ejercicios de formulación. Su uso resulta más preciso cuando se distingue entre valencia, carga de un ion y número de oxidación.