Objetivo de aprendizaje
- Calcular las cargas formales de los átomos de un compuesto
Objetivo de aprendizaje
- Calcular las cargas formales de los átomos de un compuesto
Puntos clave
- Estructuras de Lewis, también llamadas diagramas de puntos de Lewis, modelan el enlace covalente entre los átomos. Estos diagramas utilizan puntos alrededor de los átomos para significar los electrones y líneas para significar los enlaces entre los átomos.
- Las estructuras de Lewis incorporan la carga formal de un átomo, que es la carga de un átomo en una molécula, asumiendo que los electrones en un enlace químico se comparten por igual entre los átomos.
- Cuando múltiples estructuras de Lewis pueden representar el mismo compuesto, las diferentes fórmulas de Lewis se llaman estructuras de resonancia.
Términos
- Estructura de resonanciaUna molécula o ion poliatómico que tiene múltiples estructuras de Lewis porque el enlace puede mostrarse de múltiples maneras.
- Regla del octetoLos átomos pierden, ganan o comparten electrones para tener una capa de valencia completa de ocho electrones.
- Carga formalLa carga asignada a un átomo en una molécula, suponiendo que los electrones en un enlace químico se comparten por igual entre los átomos. Esto ayuda a determinar cuál de unas cuantas estructuras de Lewis es la más correcta.
Estructuras de Lewis
Las representaciones pictóricas se utilizan a menudo para visualizar los electrones, así como cualquier enlace que pueda producirse entre los átomos de una molécula. En particular, los químicos utilizan las estructuras de Lewis (también conocidas como diagramas de puntos de Lewis, diagramas de puntos de electrones o estructuras de electrones) para representar compuestos covalentes. En estos diagramas, los electrones de valencia se muestran como puntos que se sitúan alrededor del átomo; cualquier enlace que compartan los átomos se representa con líneas simples, dobles o triples.
En general, la mayoría de las estructuras de Lewis siguen la regla del octeto; compartirán electrones hasta alcanzar 8 electrones en su capa de valencia más externa. Sin embargo, hay excepciones a la regla del octeto, como el boro, que es estable con sólo 6 electrones en su capa de valencia. Los elementos hidrógeno (H) y helio (He) siguen la regla del dúo, que dice que su capa de valencia más externa está llena con 2 electrones en ella.
Dibujar una estructura de Lewis
Para dibujar una estructura de Lewis, hay que determinar el número de electrones de valencia de cada átomo del compuesto. El número total de electrones de valencia en todo el compuesto es igual a la suma de los electrones de valencia de cada átomo del compuesto. Los electrones que no son de valencia no se representan al dibujar las estructuras de Lewis.
Los electrones de valencia se colocan como pares solitarios (dos electrones) alrededor de cada átomo. La mayoría de los átomos pueden tener un octeto incompleto de electrones. Sin embargo, los átomos pueden compartir electrones entre sí para cumplir con este requisito del octeto. Un enlace que comparte dos electrones se denomina enlace simple y se representa con una línea recta horizontal.
Si la regla del octeto aún no se cumple, los átomos pueden formar un enlace doble (4 electrones compartidos) o triple (6 electrones compartidos). Como el par de enlace es compartido, el átomo que tenía el par solitario sigue teniendo un octeto, y el otro átomo gana dos o más electrones en su capa de valencia.
Por ejemplo, el CO2 es una molécula neutra con 16 electrones de valencia totales. En la estructura de Lewis, el carbono debe estar doblemente unido a ambos átomos de oxígeno.
También se pueden dibujar estructuras de Lewis para iones. En estos casos, toda la estructura se coloca entre paréntesis, y la carga se escribe como un superíndice en la parte superior derecha, fuera del paréntesis.
Determinación de la carga formal
Aunque sabemos cuántos electrones de valencia están presentes en un compuesto, es más difícil determinar alrededor de qué átomos residen realmente los electrones. Para resolver este problema, los químicos suelen calcular la carga formal de cada átomo. La carga formal es la carga eléctrica que tendría un átomo si todos los electrones se repartieran por igual.
La carga formal de un átomo puede determinarse mediante la siguiente fórmula:
FC = V – (N + \frac{B}{2})
En esta fórmula, V representa el número de electrones de valencia del átomo aislado, N es el número de electrones de valencia no enlazados, y B es el número total de electrones en enlaces covalentes con otros átomos de la molécula.
Por ejemplo, calculemos la carga formal de un átomo de oxígeno en una molécula de dióxido de carbono (CO2):
FC = 6 electrones de valencia – (4 electrones de valencia no enlazantes + 4/2 electrones en enlaces covalentes)
FC = 6 – 6 = 0
El átomo de oxígeno en el dióxido de carbono tiene una carga formal de 0.
Estructuras de resonancia
A veces se pueden dibujar múltiples estructuras de Lewis para representar el mismo compuesto. Estas estructuras equivalentes se conocen como estructuras de resonancia e implican el desplazamiento de electrones y no de átomos reales. Dependiendo del compuesto, el desplazamiento de los electrones puede causar un cambio en las cargas formales. La mayoría de las veces, las estructuras de Lewis se dibujan de manera que la carga formal de cada átomo se minimice.
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