Gli elettroni di valenza (chiamati anche elettroni di legame) di un atomo sono gli elettroni che si trovano nel suo livello energetico più esterno e che possono venire usati per formare legami tra gli atomi. Possono essere ceduti o acquisiti da atomi diversi o condivisi tra atomi uguali.
Per potere rappresentare in modo semplice e sintetico gli elettroni di valenza, ci si avvale una notazione messa a punto dal chimico statunitense G.N.Lewis e che vengono chiamati per questo motivo simboli di Lewis. Consiste nell’aggiungere uno o più punti attorno al simbolo dell’elemento chimico partendo da sinistra e procedendo in senso orario. Gli orbitali interessati sono quelli di tipo s e p del livello energetico più esterno perché sono quelli che richiedono meno energia per venire staccati dal nucleo dell’atomo.
Nella tavola periodica, gli elementi che appartengono allo stesso gruppo, o colonna, hanno lo stesso numero di elettroni di valenza. Questi gruppi sono indicati con i numeri romani I, II, III, IV, V, VI, VII e VIII al quale corrisponde al numero di elettroni di legame.
Dall’immagine si può vedere anche come scrivere i vari elementi chimici con i simboli di Lewis. L’unica eccezione vale per l’elio il quale, avendo due soli elettroni e non reagendo con altri elementi ha soltanto due punti a sinistra del suo simbolo chimico.
Possiamo notare che in ciascun periodo, l’elemento che segue ha sempre un elettrone di valenza in più mentre tutti gli elementi dello stesso gruppo hanno lo stesso numero di elettroni al livello più esterno e si scrivono allo stesso modo con i simboli di Lewis.
Prova a indicare quanti sono gli elettroni dell’ossigeno, del carbonio, dell’azoto, del fluoro, dell’alluminio, del cloro, dello zolfo e del rubidio e a rappresentare il loro simbolo di Lewis.
Possiamo notare anche che i gas nobili, quelli che appartengono all’ultimo gruppo della tavola periodica, hanno tutti completato il loro livello energetico più esterno. Inoltre, avendo una struttura elettronica stabile non cercano di legarsi con altri atomi.
Quando un atomo si lega con altri atomi, tende ad assumere una configurazione elettronica come quella dei gas nobili, con otto elettroni nel livello più esterno, che viene chiamato guscio di valenza. Questo fenomeno viene chiamato regola dell’ottetto e vale per moltissimi atomi.
Ad esempio, il bario (simbolo Ba, Z = 4) ha due elettroni che può cedere mentre al fluoro (F; Z = 9) ne manca soltanto uno per completare l’ottetto. Dato che il composto che si forma deve essere elettricamente neutro, un atomo di bario si unisce con due atomi di fluoro, cedendo un elettrone a ciascuno di loro. A questo punto il bario diventa un ione positivo e assume la stessa configurazione elettronica del gas nobile più vicino, l’elio (He; Z =2) mentre i due atomi di fluoro diventano due ioni negativi con la configurazione elettronica uguale a quella del Neon (Ne; Z = 10), il gas nobile più vicino nella tavola periodica.