Elettroni di valenza

Elettroni di valenza

Gli elettroni di valenza sembrano roba da scuola: “sono quelli dell’ultimo strato, punto e basta”. In realtà non è così banale. Sono piccolissimi e invisibili, ma decidono tutto: quali legami un atomo può fare, quanto è reattivo, persino che tipo di sostanze possono formarsi. Se non li capisci bene, la chimica sembra magia nera. Però la base è semplice e vale la pena fissarla bene, perché torna in ogni argomento dopo.

Struttura e concetto

Gli atomi hanno elettroni disposti a “livelli” o “gusci”, come scale concentriche attorno al nucleo. Gli elettroni di valenza sono quelli dell’ultimo guscio, i più esterni, quelli che “vedono il mondo esterno”. Sono gli unici che contano davvero quando si tratta di legami chimici.
Il numero di elettroni di valenza ti dice subito tante cose: se l’atomo è stabile o instabile, se tende a cedere elettroni, prenderli o condividerli.
I metalli, tipo sodio o calcio, hanno pochi elettroni di valenza e vogliono liberarsene facilmente, diventando ioni positivi.
Gli alogeni, tipo cloro o fluoro, hanno quasi il guscio pieno e vogliono prendere elettroni per completarlo, diventando ioni negativi.
Alcuni elementi, come il carbonio, hanno elettroni di valenza a metà strada: possono condividere elettroni e creare catene complesse, e da qui parte tutta la chimica organica.

Legami chimici

Gli elettroni di valenza non stanno fermi. Quando due atomi si incontrano, cercano di completare il loro guscio esterno:
Nel legame ionico, un atomo cede elettroni e l’altro li prende, creando ioni che si attraggono come calamite. Tipo il sale da cucina: sodio cede un elettrone al cloro → Na⁺ e Cl⁻ si attraggono → NaCl.
Nel legame metallico, gli elettroni di valenza scorrono liberamente tra molti atomi, e questo spiega perché i metalli conducono elettricità e sono duttili.
Se pensi agli elettroni di valenza come a dei giocatori che vogliono completare una squadra perfetta (il loro guscio), tutto diventa logico: chi condivide, chi cede, chi prende.

Reattività e regole

La posizione nel tavolo periodico e il numero di elettroni di valenza determinano la reattività:
Gli alogeni reagiscono facilmente con i metalli per completare il loro guscio, e per questo formano sali facilmente.
Il carbonio, con quattro elettroni di valenza, può fare quattro legami covalenti e costruire catene enormi, il che spiega la complessità della chimica organica e della vita.

Elettroni di valenza e vita

Non è solo chimica astratta: gli elettroni di valenza sono fondamentali anche in biochimica. I legami tra atomi in zuccheri, proteine, lipidi e DNA dipendono da chi può condividere o prendere elettroni. Anche l’acqua, indispensabile per la vita, deve la sua polarità ai legami covalenti e agli elettroni di valenza. Cambiare anche solo leggermente la distribuzione degli elettroni cambia proprietà come solubilità, pH, capacità di formare legami idrogeno, e così via.

Importanza pratica

Capire gli elettroni di valenza ti aiuta a prevedere cosa succede nelle reazioni chimiche, perché alcune sostanze esplodono, altre sono inerti, altre ancora formano molecole complesse e stabili. In laboratorio, in biochimica o in scienze dei materiali, è una delle prime cose che ti serve fissare bene.