UNIVERSIDAD PRIVADA JUAN MEJÍA MEJÍ A BACA
ENLACE QUÍMICO TEORIA DE LEWIS Profesor: Ing. Alberto Carrasco Tineo
TEORIA DE LEWIS DEL ENLACE ENLACE COV COVA ALENTE Se basa en las siguientes hipótesis: • Los átomos para conseguir 8 e – en su última capa comparten tantos electrones como le falten para completar su capa (regla del octeto). • ada pare!a de e – compartidos forma un enlace. • Se pueden formar enlaces sencillos" dobles # triples con el mismo átomo.
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TEORIA DE LEWIS DEL ENLACE ENLACE COV COVA ALENTE Se basa en las siguientes hipótesis: • Los átomos para conseguir 8 e – en su última capa comparten tantos electrones como le falten para completar su capa (regla del octeto). • ada pare!a de e – compartidos forma un enlace. • Se pueden formar enlaces sencillos" dobles # triples con el mismo átomo.
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Símbolos de Lewis: Son una representación gráfica para comprender donde están los electrones en un átomo, colocando los electrones de valencia como puntos o aspas alrededor del símbolo del elemento:
X $
$
REGLA EL !"#E#! %n general los elementos representati$os configuraciones electrónicas de gases nobles.
ad&uieren
Los átomos se unen compartiendo electrones $asta conseguir completar la %ltima capa con & e' () pares de e'* es decir conseguir la configuración de gas noble: s +p
'ipos de pares de electrones: *ares de e compartidos entre dos átomos (representado con una l+nea entre los at. unidos) , enlaces sencillos , enlaces dobles , enlaces triples - *ares de e no compartidos (ó par solitario)
H
H
O
O
N
N
l
l
/
/
Estructura de Lews! %s una representación simplificada de los enlaces de una mol0cula" utili1ando un punto por cada electrón &ue forman el enlace de la mol0cula.
2 345679 %S'96'69S 3% L%4S
%scriba la fórmula puntual de Le;is para las siguientes moleculas.
-' Se suman los e' de valencia de los átomos presentes en la mol.cula/ 0ara un anión poliatómico se le a1ade un e' más por cada carga negativa 2 para un catión se restan tantos electrones como cargas positivas/ +' Se dibu3a una estructura básica lo mas sim.trica posible, en general el átomo menos electronegativo ocupa la posición central/ 4' Se calcula el n5 de e' de valencia 6ue 6uedan disponibles/ )' Se distribu2en los e' de forma 6ue se complete un octeto para cada átomo/ E"e#$%& '! C()
-* ": -s++s+p+ ⇒ )e' 7: -s- ⇒ -e' 8)9 )e' < +* <
<
&e'
E"e#$%& *! (*CO -* ": -s++s+p+ ⇒ )e' 7: -s- ⇒ -e' 8+9 +e' !: -s++s+p) ⇒ e' <
+*
<
-+e'
<
4* e' de v/ libres: -+'9 <
)* <
<
<
E"e#$%& )! SO*
E"e#$%& +! SO),)
-* Si: 4s+p+ ⇒ )e' !: +s+p) ⇒ e'8) 9 +) ) cargas neg/ +*
=
Si
4+ e'
-* S: 4s+p) ⇒ e' !: +s+p) ⇒ e'8+ 9 -+ ) cargas neg/ +*
S
4* e' de v/ libres: -&')9 -)
S
4* e' de v/ libres: 4+'&9 +) )*
=
Si
)*
S
-& e'
RESONANCIA • /o siempre e>iste una única estructura de Le;is &ue pueda e>plicar las propiedades de una mol0cula o ion. • %>isten mol0culas &ue pueden tener $arias estructuras e&ui$alentes sin que se pueda dar preferencia a una sobre las demás
;ormas resonantes '
son diferentes tipos de mol.culas, solo $a2 un tipo/
' Las estructuras son e6uivalentes/ ' Sólo difieren en la distribución de los electrones, no de los átomos/ E3emplos comunes: !4,
or
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E"ercc& A! %scribir las distintas formas resonantes del ácido n+trico. · · – :O ·· + N :O ··
·· O ··
·· :O + ·· N O – ·· ·· :O ··
H
O también ·· δ :O + N δ – :O ·· –
·· O ··
H
H
Carga Formal Es
u- #ed& $ara c&-ta.%/ar %&s e%ectr&-es de 0a%e-ca1 La carga formal es la diferencia entre el n5 de e' de valencia 2 el n5 de e' asignado en la estructura de Lewis (los e' no compartidos 2 la mitad de los e' compartidos*/ =9 n5 de e' de valencia >9 n5 de e' no compartidos ?9 n5 de e' compartidos
C2 3 X 4 5 6 7 8 9*:
En ocasiones es posible escribir más de una estructura de Lewis para una misma mol.cula: < <
<
C
<
<
<
<
<
CC
@tiliando el concepto de carga formal podemos determinar cual es la estructura de Lewis más probable: ≈ El valor de "f sea mas pro8imo a B ≈ La "f negativa debe estar localiada sobre el átomo electronegativo
<
C* <
' 0ara ": "f9 )'(B&D+*9 B ' 0ara !: "f9 '())D+*9 B
<
<
CC*
<
<
<
<
' 0ara ": "f9 )'(+D+*9 '' 0ara !: "f9 '(+D+*9 -
!tro e3emplo:
C
N
' 0ara ": "f9 )'(+D+*9 '' 0ara <: "f9 F'(+D+*9 B
"orrecta
Estructuras de Lewis E8cepciones a la regla del !cteto 7a2 tres clases de e8cepciones a la regla del !cteto:
a* ol.culas con n5 de e' impar/
.
!tros e3emplos: "l!+,
b* ol.culas en las cuales un átomo tiene menos de un octeto/ H;4 (4I849 +) e' de valencia*/
? 5
?
? E3: "ompuestos de los grupos -A, +A 2 4A/
Estructuras de Lewis
c* ol.culas en las cuales un átomo tiene más de un octeto / La clase más amplia de mol.culas 6ue violan la regla consiste en especies en las 6ue el átomo central está rodeado por mas de ) pares de e', tienen octetes e8pandidos/
=e;)
0"lF n5 de e' de v ⇒ FI8F9 )B e' l
l *
n5 de e' de v ⇒ &I8)9 4 e' ?
l
l
? @e
?
?
l
!tros e3emplos: "l;4, S;), =e;+ #odos estos átomos tienen orbitales d disponibles para el enlace (4d, )d, Fd*, donde se alo3an los pares de e' e8tras/
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%>cepciones a la teor+a de Le;is • 2ol0culas tipo / # / - &ue tienen un número impar de electrones. • 2ol0culas tipo 5el - o 5?A con marcado carácter co$alente en las cuales el átomo de 5e o de 5 no llegan a tener 8 electrones. • 2ol0culas tipo *l B o S?C en las &ue el átomo central tiene B o C enlaces (D o - e – ).
OCTETO INCOMPLETO • %l boro el berilio # otros elementos forman compuestos sin &ue se cumpla la regla del octeto. • %l boro tiene C electrones en su última capa en lugar de 8 cuando forma enlaces co$alentes.
? ?
5
?
OCTETO AMPLIADO • La regla del octeto se basa en &ue el último ni$el es s -pC pero a partir del tercer ni$el e>isten otros orbitales d " f al &ue pueden promocionar electrones. • Se obtiene estructuras que aunque no tienen configuración de gas noble, también son estables
l
l *
l
l l
REGLA DEL DUETO JAsí como los elementos electronegativos, cumplen la regla del octeto, para alcanar la configuración de un gas noble/ El 7idrogeno, cumple la regla del dueto/ JLa regla del dueto consiste en 6ue el 7+, al combinarse con otro elemento, 2a sea en un enlace iónico o un enlace covalente, lo $ace para completar su orbital con + electrones/
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E "e#$%&! %scribir las estructuras de Le;is completas E"e#$%&! para las siguientes especies &u+micas: <=" </" <-" <-S=" /<=E. •
<
;
<
;;
C( ; ; E = ; < → < ;; ;; < F ; ;; )
<
• (CN
<–≡/ !
• (*CO
<–G !
<
< •
( SO *
)
;;
< <––<
<
<
H + 4
NH
|
H–N+→H |
H
;; ;; !! !! ↑ ;; ;; ;; < ;; ;;S ;; ;; < F <––S––< ↓ ;; ;; ;; !! !! ;; ;;
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E"e#$%&!
a: rdene según la polaridad
creciente" basándote en los $alores de electronegati$idades de la tabla ad!unta" los enlaces siguiente: <–?" <–" <–/" <–" – # –l %lemento ? l / S < %lectronegat. ="D A"B A"D A"D -"B -"B -"
.: la polaridad de la mol0cula de < = Hserá igual o distinta de la de l =I
• a: <– J –l J <–/ J – J <– J <–? • .: %l <= es globalmente apolar ( µ G D) pues la suma $ectorial de los dipolos de cada enlace (dirigidos hacia el centro) se anula debido a sus geometr+a tetra0drica. %l l = es igualmente apolar por la misma ra1ónF sin embargo los dipolos de los enlaces están en esta ocasión dirigidos hacia fuera.
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E "ercc& ! E"ercc& %>pli&ue: a: Si las estructuras de Le;is !ustifican la forma geom0trica de las mol0culas o si 0sta se debe determinar e>perimentalmente para poder proponer la representación correcta . .: Si cada mol0cula se representa en todos los casos por una única formula estructural. c: 9epresentar las estructuras de Le;is de las siguientes especies: < - # /A – d: H7ustifican las representaciones de las mol0culas anteriores la estabilidad Las estructuras de Le;is" indican el nK de enlaces &ue deberán formarse" pero dea)las mismasI
no entra para nada en la dirección &ue tomarán 0stos #" por tanto" en la geometr+a molecular. *or tanto" la geometr+a debe obtenerse e>perimentalmente" o acudir al modelo de repulsión de pares electrónicos o a la teor+a de la hibridación.
.: %n principio s+" pero cuando e>isten formas resonantes ha# más de una fórmula estructural para la misma mol0cula.
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c: ;;
(*O
;;
<––< F ;; ;; ! ! 4
;;
;;
;;
NO+ 4
G/7 – ! 4 ;; ;; ! ! 4
4
;;
;;
! –/7G
;; ! !
;;
;; 4! –/7 –! 4
d: se cumple la regla del octeto para todos los átomos" e>ceptuando como es lógico" al < &ue únicamente posee un enlace (- electrones).
E "ercc& ! uatro elementos diferentes "5""3 tienen número atómico C" E"ercc& M"A # M respecti$amente. Se desea saber:
a: %l número de electrones de $alencia de cada uno de ellos. .: Su clasificación en metales # no metales. c: La fórmula de los compuestos &ue 5 puede formar con los demás ordenándolos del más iónico al más co$alente.
a)
NGC
-)
b) /o metal
5
NGM
-=
/o metal
N G A -8+
2etal
3
N G M -88'
2etal
c) DB (más iónico)
CB3
AB4 (más covalente)
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*roblemas B. %scriba las estructuras de Le;is para las siguientes mol0culas: a)
d) -
*roblemas C.
%scriba las estructuras de Le;is para las siguientes mol0culas: a) b) c) d) e) f)
/<=E -
2ol0cula de tetracloruro de carbono
l l
l
l
4ón nitrito
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4ón a1ida
E
/
/
/
4ón sulfato .
S
2ol0culas de le;is • %nlace simple ?- l- <-
