Diferencia entre los electrones de valencia y los electrones libres

Diferencia principal - Electrones de valencia vs electrones libres

Un átomo está compuesto de tres tipos de partículas subatómicas: electrones, protones y neutrones. Los protones y los neutrones están en el núcleo del átomo. Los electrones se encuentran fuera del núcleo. Estos electrones están en continuo movimiento alrededor del núcleo a ciertas distancias. Las vías en las que se mueven estos electrones se llaman capas de electrones u orbitales. Un átomo puede tener uno o más orbitales. Los electrones de valencia son los electrones que se pueden encontrar en el orbital más externo de un átomo. Los electrones libres no están unidos a los átomos. Estos electrones se pueden encontrar en estructuras de celosía. Están en libre movimiento dentro de la celosía. La principal diferencia entre los electrones de valencia y los electrones libres es que el número de electrones es una propiedad elemental mientras que el número de electrones libres es una propiedad de celosía.

Áreas clave cubiertas

1. ¿Qué son los electrones de valencia?
      - Definición, ejemplos, efecto sobre el estado de oxidación
2. ¿Qué son los electrones libres?
      - Definición, Ocurrencia
3. ¿Cuál es la diferencia entre los electrones de valencia y los electrones libres?
      - Comparación de diferencias clave

Términos clave: Átomo, Número atómico, Electrones, Electrones libres, Celosía, Metal, Neutrones, Núcleo, Orbital, Protones, Electrones de valencia

¿Qué son los electrones de valencia?

Los electrones de valencia son electrones presentes en los orbitales más externos de un átomo. Estos son los electrones que tienen la menor atracción hacia el núcleo de un átomo. Esto se debe a que los electrones de valencia están ubicados a una larga distancia que otros electrones de ese átomo.

Los electrones de valencia son responsables de las reacciones químicas y la unión química de un átomo. Dado que la atracción entre los electrones de valencia y el núcleo de un átomo es menor, los electrones de valencia pueden eliminarse fácilmente (que los electrones en los orbitales internos). Esto es importante en la formación de compuestos iónicos y compuestos covalentes. Al perder los electrones de valencia, los átomos pueden formar cationes. Compartir los electrones de valencia de un átomo con los electrones de valencia de otro átomo forma enlaces covalentes.

Grupo en la tabla periódica	Número de electrones de valencia
Grupo 1 (ej: Na, K)	1
Grupo 2 (ej: Ca, Mg)	2
Grupo 13 (ej: B, Al)	3
Grupo 14 (ex: C, Si)	4
Grupo 15 (ex: N, P)	5
Grupo 16 (ej: O, S)	6
Grupo 17 (ex: F, Cl)	7
Grupo 18 (ex: He, Ne)	8

Para los elementos de bloque s y los elementos de bloque p, los electrones de valencia están en el orbital más externo. Pero para los elementos de transición, los electrones de valencia también pueden estar presentes en los orbitales internos. Esto se debe a la diferencia de energía entre los suborbitales. Por ejemplo, el número atómico de manganeso (Mn) es 25. La configuración electrónica del cobalto es [Ar] 3d⁵4s². Los electrones de valencia del cobalto deben estar en el orbital 4s. Pero hay 7 electrones de valencia en Mn. Los electrones en el orbital 3d también se consideran electrones de valencia porque el orbital 3d está ubicado fuera del orbital 4s (la energía de 3d es más alta que el orbital 4s).

Figura 1: Electrones de valencia de carbono.

El estado de oxidación de un átomo depende de los electrones de valencia de ese átomo. Algunos átomos eliminan los electrones de valencia para estabilizarse. Entonces el estado de oxidación de ese átomo aumenta. Algunos átomos ganan más electrones en el orbital más externo. Entonces aumenta el número de electrones de valencia de ese átomo. Disminuye el estado de oxidación del átomo..

¿Qué son los electrones libres?

Los electrones libres son electrones que no están unidos a un átomo. Los electrones libres no se pueden encontrar en todas partes. Esto se debe a que un electrón solitario es muy reactivo y puede reaccionar con cualquier cosa. Pero en estructuras de cristal y metales, se pueden encontrar electrones libres..

Los electrones libres son los electrones deslocalizados de la red. En las estructuras de cristal, algunos electrones no permanecen en su lugar debido a defectos de cristal. Se convierten en electrones libres que pueden moverse a cualquier lugar dentro de la red. Estos electrones son responsables de la conducción del calor y la electricidad..

Figura 2: Electrones libres en una celosía metálica.

En los metales, hay electrones libres entre los iones metálicos. Es una red de iones metálicos en un mar de electrones libres. Estos electrones libres pueden conducir calor y electricidad a través del metal. Estos electrones libres pueden conducir una corriente eléctrica a través del metal..

Diferencia entre los electrones de valencia y los electrones libres

Definición

Electrones de valencia: Los electrones de valencia son los electrones presentes en los orbitales más externos de un átomo..

Electrones libres: Los electrones libres son electrones que no están unidos a un átomo..

Atracción al Núcleo

Electrones de valencia: Los electrones de valencia tienen menos atracción hacia el núcleo de un átomo..

Electrones libres: Los electrones libres no tienen atracción hacia el núcleo de un átomo..

Enlace químico

Electrones de valencia: Los electrones de valencia son responsables de la unión química de un átomo..

Electrones libres:  Los electrones libres no están involucrados en la unión química..

Conducción de calor y electricidad.

Electrones de valencia: Los electrones de valencia no pueden conducir calor y electricidad..

Electrones libres: Los electrones libres son responsables de la conducción de calor y electricidad..

Naturaleza

Electrones de valencia: El número de electrones de valencia es una propiedad elemental..

Electrones libres: El número de electrones libres es una propiedad de la red..

Conclusión

Los electrones de valencia son electrones que están ligeramente unidos a un átomo. Los electrones libres están completamente unidos a cualquier átomo. Los electrones de valencia son responsables de las reacciones químicas y la unión química de los átomos. Los electrones libres participan en la conducción de calor y electricidad de una estructura de celosía. Hay muchas diferencias entre los electrones de valencia y los electrones libres. La principal diferencia es que el número de electrones es una propiedad elemental, mientras que el número de electrones libres es una propiedad de la red..

Referencias:

1. "Valence electron". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 29 de octubre de 2017, disponible aquí.
2. "The Free Electron". Centro de recursos de NDT, disponible aquí.

Imagen de cortesía:

1. “Regla de la diagonal del carbono” Por la Fundación CK-12 (raster), Adrignola (vector) - Archivo: High School Chemistry.pdf, página 317 (CC BY-SA 3.0) a través de Commons Wikimedia