Di Kevin Carr – Aggiornato il 24 marzo 2022
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Gli atomi si collegano attraverso legami chimici condividendo gli elettroni, un processo governato dal numero di elettroni più esterni di ciascun elemento. Il numero di elettroni disponibili per la condivisione nel guscio esterno è ciò che i chimici chiamano valenza.
L'idrogeno, insieme a tutti gli elementi del primo gruppo della tavola periodica, ha valenza uno.
Gli elettroni di valenza sono gli elettroni che risiedono nel livello energetico più alto e possono partecipare al legame chimico. Nella chimica covalente, questi elettroni sono condivisi tra gli atomi per soddisfare la regola dell'ottetto, secondo la quale una configurazione stabile richiede solitamente otto elettroni nel guscio esterno. Quando un atomo ha già otto elettroni, si comporta come un gas nobile e rimane inerte. Gli atomi con meno di otto elettroni condivideranno o trasferiranno elettroni per completare il loro ottetto.
L'idrogeno è un caso speciale:il suo orbitale 1 può ospitare solo due elettroni. Il singolo elettrone in questo orbitale è il suo elettrone di valenza, quindi il numero di valenza dell’idrogeno è uno. Può condividere questo elettrone solitario con un altro atomo per riempire il suo guscio, oppure può perderlo per formare un protone (H+) in soluzioni acide. A causa di questa versatilità, l’idrogeno si lega a molti elementi. Ad esempio, quattro atomi di idrogeno si legano con un atomo di carbonio (valenza quattro) per formare metano (CH4) e tre atomi di idrogeno si combinano con un atomo di azoto (valenza cinque) per produrre ammoniaca (NH3).
La capacità dell’idrogeno di condividere o donare il suo elettrone di valenza gli consente di formare sia legami covalenti che ionici. Può donare il suo elettrone ad atomi elettronegativi come fluoro o cloro, creando specie ioniche come HCl+. L'idrogeno può anche accoppiarsi con se stesso per produrre molecole di H2. In soluzione acquosa, l'idrogeno spesso perde il suo elettrone, diventando l'idrone (H+) che contribuisce all'acidità della soluzione.
Anche gli elementi del gruppo 1, inclusi litio, sodio e potassio, hanno una valenza pari a uno. Gli elementi del gruppo 2 (berillio, magnesio, calcio, stronzio, bario) hanno una valenza pari a due. I metalli di transizione (gruppi 3–12) mostrano un intervallo di valenze da uno a sette, a seconda della loro configurazione elettronica e dello stato di ossidazione.
Gli atomi del gruppo 13 (boro, alluminio) hanno una valenza massima di tre. Gli atomi del gruppo 14 (carbonio, silicio, germanio) possono raggiungere una valenza di quattro. Gli atomi del gruppo 15 (azoto, fosforo, arsenico) raggiungono il massimo a cinque. Gli atomi del gruppo 16 (ossigeno, zolfo, selenio) arrivano fino a sei. Gli atomi del gruppo 17 (fluoro, cloro, bromo) possono arrivare a sette. I gas nobili (gruppo 18) possiedono otto elettroni di valenza ma, poiché sono già stabili, si considera che abbiano valenza zero.
