Química · Unidad 6 — Enlace químico
Estructuras de Lewis
La estructura de Lewis es el plano de la molécula: dice qué está unido con qué, con cuántos enlaces y cuántos pares quedan sueltos. Sin ese plano no se puede deducir la geometría, y sin la geometría no se puede decidir la polaridad.
La explicación
Qué muestra y qué no
Una estructura de Lewis representa los electrones de la capa externa de cada átomo: los que forman enlaces, dibujados como rayas entre dos símbolos, y los que no, dibujados como puntos apareados sobre un solo símbolo. Esos últimos se llaman pares libres o no compartidos.
Lo que la estructura de Lewis no muestra es la forma en el espacio. Que se dibuje plana y con ángulos rectos es una comodidad del papel, no una afirmación sobre la molécula. La forma sale después, en el tema siguiente, y sale de esta estructura.
El procedimiento, que es siempre el mismo
2. Dividí por dos: ésa es la cantidad de pares que hay que ubicar. Si no da entero, contaste mal.
3. Armá el esqueleto: el átomo menos electronegativo va al centro, unido a los demás por enlaces simples. El hidrógeno nunca es central, porque sólo puede formar un enlace.
4. Repartí los pares que sobran como pares libres, empezando por los átomos de afuera hasta completarles el octeto.
5. Si al central le falta octeto, corré pares libres de los vecinos y formá enlaces dobles o triples.
6. Controlá: el total de pares dibujados tiene que coincidir con el del paso 2.
El paso 1 es el único donde se puede equivocar en serio, y el error clásico es la carga. Un anión tiene electrones de más —por eso es negativo—, así que la carga se suma. Lo contrario, restarla, es la equivocación más frecuente del tema.
Los electrones de valencia, de memoria
grupo 15 → 5 · grupo 16 → 6 · grupo 17 → 7 · grupo 18 → 8
Para los representativos, el número de electrones de valencia es la unidad del número de grupo. No hay tabla que memorizar aparte de ésta.
Carga formal: para elegir entre estructuras posibles
A veces hay más de un esqueleto que respeta el octeto. La carga formal desempata:
La cuenta reparte cada enlace por la mitad, como si los dos átomos tiraran igual. La estructura buena es la que deja las cargas formales más cercanas a cero, y con la negativa sobre el átomo más electronegativo. La suma de todas las cargas formales tiene que dar la carga de la especie: si no da, hay un error en el dibujo.
Resonancia
En el ozono, O₃, el par extra puede formar el doble enlace con cualquiera de los dos oxígenos exteriores. No hay motivo para preferir uno, y de hecho midiendo se ve que los dos enlaces son idénticos, intermedios entre simple y doble.
La resonancia no es que la molécula oscile entre dos formas. Es que ninguna de las dos estructuras alcanza para describirla, y la molécula real es un promedio de las dos. Se escriben las dos unidas por una flecha de doble punta, ↔, y se entiende que la verdadera está en el medio.
a) Dibujá la estructura de Lewis del CO2 y verificá las cargas formales. b) Escribí la del ion nitrato, NO3⁻, y explicá por qué necesita resonancia. Datos de valencia: C 4 · N 5 · O 6.
a) El dióxido de carbono. Paso 1, los electrones de valencia:
El carbono es el menos electronegativo de los tres, así que va al centro. Con dos enlaces simples y los pares libres repartidos, al carbono le quedan sólo cuatro electrones: le falta octeto. Corremos un par libre de cada oxígeno y formamos dos enlaces dobles:
Las cargas formales, una por una:
Todas cero y la suma es cero, que es la carga del CO₂. La estructura es la buena.
b) El nitrato. Acá entra la carga, y es lo único delicado:
Ese +1 no es un adorno: el ion es negativo porque tiene un electrón de más que la suma de los átomos neutros. Restarlo daría 22 y toda la estructura saldría mal.
El nitrógeno va al centro con los tres oxígenos alrededor. Con tres enlaces simples al nitrógeno le faltaría octeto, así que uno de los oxígenos forma doble enlace. Y ahí aparece el problema: ¿cuál de los tres?
No hay ninguna razón para elegir. Las tres opciones son igual de válidas, así que se escriben las tres unidas por flechas de doble punta. Midiendo se comprueba que los tres enlaces N–O son iguales, con una longitud intermedia entre la de un simple y la de un doble.
Dónde se cae la mayoría
- Restar la carga de un anión en vez de sumarla. Un anión tiene electrones de más: el NO3⁻ tiene 24 electrones de valencia, no 22.
- Informar la cantidad de electrones cuando se pidieron pares, o al revés. Entre las dos respuestas hay un factor dos, y las dos suenan igual de razonables.
- Poner al hidrógeno como átomo central. Sólo puede formar un enlace, así que nunca puede unir a dos átomos entre sí.
- Olvidar los pares libres de los átomos de afuera. Cada cloro de un CCl4 lleva tres, y sin ellos la cuenta de pares no cierra.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar Estructuras de Lewis →Los otros temas de la unidad 6
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