2013
EsTRUCTURA DE LEWIS
JOSE OMAR HERNANDEZ MAQUEDA INFORMATICA 31/01/2013
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EsTRUCTURA DE LEWIS Gilbert Newton Lewis (Weymouth, Massachusetts, 23 de octubre de 1875 Berkeley, 23 de marzo de 1946) fisicoquímico estadounidense, famoso por su trabajo llamado "Estructura de Lewis" o "diagramas de punto". Tuvo educación hogareña hasta esa edad y de escuela pública entre los 9 y los 14, momento en el cual ingresó en la Universidad de Nebraska para, tres años más tarde, comenzar a estudiar en la Universidad de Harvard donde mostró interés por la economía pero se concentró en química, obteniendo su bachillerato en 1896 y su doctorado en 1898. Desarrolló un intenso trabajo en cuestiones relativas principalmente a esta disciplina, publicando numerosos artículos con los resultados de sus investigaciones. Murió a los 70 años de un ataque cardíaco mientras se encontraba trabajando en su laboratorio en Berkeley. Se le debe el estudio de los electrones periféricos de los átomos, del que dedujo, en 1916, una interpretación de la covalencia; propuso, en 1926, el nombre de fotón para el cuanto de energía radiante.
Una estructura de Lewis no es más que un modelo con el cual se pretende ilustrar la distribución
más plausible o probable de los electrones de valencia. Las estructuras de Lewis se generan con la idea de conseguir que todos los átomos involucrados cumplan la regla del octeto, (donde todos los átomos involucrados tengan al menos ocho electrones de valencia en su entorno). Debido a que tanto los elementos de transición como los de transición interna (bloques d y f) en general no obedecen esta regla, el método que en este documento se describe no es útil para generar las estructuras de Lewis de los compuestos de esos elementos. Cuando generamos una estructura de Lewis lo hacemos a partir de una fórmula mínima, por lo que el método que a continuación se describe funciona para proponer estructuras de especies inorgánicas sencillas, (como NO3 -, PSCl3, SF4 etc.). Por su gran variedad isomérica, no es posible proponer una estructura de Lewis de un compuesto orgánico basándose únicamente en la fórmula mínima, tenemos que conocer el nombre de la sustancia para poder proponer su estructura, (por ejemplo la fórmula C2H6O corresponde tanto etanol como el dimetil éter). En este documento no se abordan las estructuras de Lewis de compuestos orgánicos. Probablemente recordaras dos estructuras que aparecen en casi todos los libros de química, estas son las de H2O y la de NaCl:
Este par de estructuras ilustran algunas reglas importantes: El hidrógeno nunca completa 8 electrones, tan solo se rodea de 2. Si la interacción entre dos átomos es principalmente covalente entonces un guión o línea (—) que une a los símbolos representa al par de electrones involucrados en el enlace. Los pares de electrones no compartidos suelen representarse empleando dos puntos (••) aunque también pueden representarse con una raya ( —).
Cuando la interacción entre dos especies es predominantemente iónica no se dibuja un guión entre ellos. Tomando en cuenta estas dos reglas la representación de NaCl puede ser:
Estructura de Lewis "Elementos y Compuestos" La estructura de Lewis de un elemento se escribe conociendo los electrones de valencia, por ejemplo el sodio (1 electrón ) , el Bario (2 electrones) , el hidrógeno (1 electrón) y el Aluminio (3 electrones). Algunos metales como el Na y el hidrógeno, tienen una sóla estructura de Lewis. Mientras que los metales que tienen más de un electrón pueden tener varias estructuras de Lewis. La representación de Lewis de los metales anteriores dependerá del no-metal con el que sé esta combinando, por ejemplo el Ba tiene una estructura de Lewis al combinarse con el cloro y otra diferente cuando se encuentra con el azufre.
Algo similar ocurre con los no metales que tienen menos de 7 electrones, tal es el caso del azufre que presenta diferentes estructuras cuando se encuentra con el sodio o con el bario. La formación de un compuesto (La estructura de Lewis de un compuesto) se forma considerando las siguientes características:
1.Un átomo se une a otro por uno de los lados de la estructura (debe haber dos electrones compartidos entre los átomos unidos), ya sea que cada átomo aporte un electrón " enlace covalente simple" o que uno de los átomos aporte los dos electrones "enlace covalente coordinado" .
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2.Se ocuparan tantos átomos como sean necesarios para aparear todos los electrones, no puede haber ningún electrón libre. En caso de ser metal debe de enlazar todos sus electrones y el no-metal debe de completar el octeto (los ocho electrones). 3.La formación de la estructura de la molécula equivale a embonar los átomos individuales , sin dejar electrones libres. La estructura de Lewis de las molécula explica la formula molecular, donde las valencias se compensan considerando las cargas y para ello se usan subíndices, que indican el número de átomos de cada especie que forman la molécula. Para los ejemplos anteriores de las estructuras de Lewis de los compuestos,se tienen las siguientes fórmulas moléculares : NaCl , BaCl 2 , H2O , Na2S , BaS y AlF 3 .
Considerando las valencias, tenemos 6 moléculas neutras Ejemplo:
Electrones de Valencia El número total de electrones representados en un diagrama de Lewis es igual a la suma de los electrones de valencia de cada átomo. La valencia que se toma como referencia y que se representa en el diagrama es la cantidad de electrones que se encuentran en el último nivel de energía de cada elemento al hacer su configuración electrónica.
Cuando los electrones de valencia han sido determinados, deben ubicarse en el modelo a estructurar. Una vez que todos los pares solitarios han sido ubicados, los átomos, especialmente los centrales, pueden no tener un octeto de electrones. Los átomos entre sí deben quedar unidos por enlaces; un par de electrones forma un enlace entre los dos átomos. Así como el par del enlace es compartido entre los dos átomos, el átomo que originalmente tenía el par solitario sigue teniendo un octeto; y el otro átomo ahora tiene dos electrones más en su última capa. Fuera de los compuestos orgánicos, solo un porcentaje menor de los compuestos tiene un octeto de electrones en su última capa. Compuestos con más de ocho electrones en la representación de la estructura de Lewis de la última capa del átomo, son llamados hipervalentes, y son comunes en los elementos de los grupos 15 al 18,
tales como el fósforo, azufre, yodo y xenón. Cuando se escribe la estructura de Lewis de un ion, la estructura entera es ubicada entre corchetes, y la carga se escribe como un exponente en el rincón derecho superior, fuera de los corchetes.
La regla del octeto La regla del octeto , establece que los átomos se enlazan unos a otros en el intento de completar su capa de valencia (última capa de la electrosfera). La denominación “regla del octeto” surgió en razón de la cantidad establecida de electrones para la estabilidad de un elemento, o sea, el átomo queda estable cuando presenta en su capa de valencia 8 electrones. Para alcanzar tal estabilidad sugerida por la regla del octeto, cada elemento precisa ganar o perder (compartir) electrones en los enlaces químicos, de esa forma ellos adquieren ocho electrones en la capa de valencia. Veamos que los átomos de oxígeno se enlazan para alcanzar la estabilidad sugerida por la regla del octeto. La justificativa para esta regla es que las moléculas o iones, tienden a ser más estables cuando la capa de electrones externa de cada uno de sus átomos está llena con ocho electrones (configuración de un gas noble). Es por ello que los elementos tienden siempre a formar enlaces en la búsqueda de tal estabilidad. Los átomos son más estables cuando consiguen ocho electrones en la capa de su estado de óxido, sean pares solitarios o compartidos mediante enlaces covalentes. Considerando que cada enlace covalente simple
aporta dos electrones a cada átomo de la unión, al dibujar un diagrama o estructura de Lewis, hay que evitar asignar más de ocho electrones a cada átomo. Sin embargo, hay algunas excepciones. Por ejemplo, el hidrógeno tiene un sólo orbital en su capa de valencia, la cual puede aceptar como máximo dos electrones. Por otra parte, los átomos no metálicos a partir del tercer período pueden formar "octetos expandidos" es decir, pueden contener más que ocho electrones en su capa de valencia, por lo general colocando los electrones extra en subniveles.
Carga formal En términos de las estructuras de Lewis en general, la carga formal de un átomo puede ser calculada usando la siguiente fórmula, las definiciones no estándar asumidas para el margen de beneficio utilizaron: Cf = Nv - Ue - Bn , donde:
Cf es la carga formal. Nv representa el número de electrones de valencia en un átomo libre. Ue representa el número de electrones no enlazados. Bn representa el número total de electrones de enlace, esto dividido entre dos.
La carga formal del átomo es calculada como la diferencia entre el número de electrones de valencia que un átomo neutro podría tener y el número de electrones que pertenecen a él en la estructura. El total de las
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cargas formales en una molécula
pagina Referencias cruzadas Electrones de III Valencia La regla del octeto 5
neutra debe ser igual a cero.
