Estructura De Lewis 4k642e

APUNTES DE ESTRUCTURA DE LEWIS. Academia de Química. Profesora: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO

ESTRUCTURAS DE LEWIS. G. N. Lewis propuso que la capacidad de reacción de los elementos dependía fuertemente de la configuración electrónica representada por:

nsX npy del último nivel de energía ocupado en sus átomos, y creó una representación atómica que permite ver fácilmente sus propiedades.

LAS REGLAS. 1.- El símbolo del átomo representa al núcleo, a todos los electrones internos y a los (n-1)d y (n-2)f, cuando los hay. 2.- Los electrones ns y np se representan por medio de puntos, círculos, cruces o cualquier otro símbolo que se coloca en el derredor del símbolo atómico; los electrones de un mismo átomo deberán tener el mismo símbolo. Es recomendable que los electrones de átomos diferentes tengan símbolos diferentes. 3.- Los símbolos de los electrones se colocan en cuatro posiciones diferentes: arriba, abajo, a la izquierda y a la derecha del símbolo atómico. Cuando se tengan hasta cuatro electrones representables, sus símbolos deberán ocupar posiciones diferentes; si hay más de cuatro, se representan por pares.

Todos los elementos representados por:

del

Grupo

IA,

por

ejemplo

están

A donde: A = representa el símbolo atómico. = representa el símbolo electrónico.

Programa Actualizado de Química I


En nuestro estudio utilizaremos los símbolos correspondientes a cada elemento de la tabla periódica, consultando la tabla periódica de los elementos se tiene que la representación electrónica es:

IA

IIA

IIIA

IVA

VA

VIA

VIIA

H

Be

B

C

N

O

F

Li

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Na

Ca

Ga

Ge

As

Se

Br

K

Sr

In

Sn

Sb

Te

I

Rb

Ba

Tl

Pb

Bi

Po

At

Cs

Ra

Fr



Debe notarse que las posiciones de los símbolos de los electrones alrededor del símbolo atómico no tiene significado y, por tanto, resulta indistinto que se ubiquen en un lugar u otro.

Con una mejor comprensión del papel de los electrones en las propiedades de los elementos, y con el desarrollo de las ideas sobre la naturaleza de los electrones en los átomos, fue posible tener una mejor concepción de las propiedades periódicas de los elementos o de la tabla periódica.

La forma larga de la tabla periódica o tabla de los elementos de Bohr, nos muestra los grupos que se encuentra en la posición vertical y de los períodos en las hileras horizontales.

Aplicando la regla 2 , los electrones “ns” la representación de los electrones seria:

ns1 cuando n= 1,2,3,4,5,6,7. NIVEL n

nsx s1

1 2 3 4 5 6 7

1s1 2s1 3s1 4s1 5s1 6s1 7s1

ELEMENTO Grupo IA H Li Na K Rb Cs Fr

TABLA No.2

Una estructura de Lewis es una representación haciendo uso de los símbolos de puntos de Lewis.

del

enlace,



Un símbolo de puntos de Lewis está formado por el símbolo del elemento y un punto por cada electrón de valencia del átomo del elemento. Por lo que el número de electrones de valencia en cada átomo es el mismo que el número del grupo del elemento, como se puede observar en el grupo IA. Para n=1,2,3,4,5,6,7.

NIVEL

nsx

ELEMENTO

ELEMENTO

Grupo IIA

Grupo VIIIA

n

s2

1

1s2

2

2s2

Be

3

3s2

Mg

4

4s2

Ca

5

5s2

Sr

6

6s2

Ba

7

7s2

Ra

He

TABLA No.3



Aplicando la regla 2, donde los electrones representación electrónica sería para p1:

“np”,

su

ns2npx

NIVEL n

de

p

1

ELEMENTO

REPRESENTACION ELECTRONICA

1

6

2

2s22p1

B

B

3

3s23p1

Al

Al

4

4s24p1

Ga

Ga

5

5s25p1

In

In

6s26p1

Tl

Tl

TABLA No.4



Los de un grupo poseen (como en este caso) las mismas configuraciones electrónicas que muestran los símbolos de puntos de Lewis:

ns2 npx donde x=1,2,3,4,5,6,7. Que da lugar a los seis grupos de los elementos del bloque “`p”.

ns2 ns2 ns2 ns2 ns2 ns2

np1 np2 np3 np4 np5 np6

Como se ha mostrado en la tabla no.4 , en relación al bloque “p”, la tabla No.5 muestra a los grupos IIIA, IVA, VA, VIA y VIIA, y aplicando la fórmula es:

ns2npx NIVEL n 1 2 3 4 5 6

ns2npx p1

p2

p3

p4

p5

p6

B Al Ga In Tl

C Si Ge Sn Pb

N P As Sb Bi

O S Se Te Po

F Cl Br I At

Ne Ar Kr Xe Rn

Haciendo uso de la tabla anterior, encontremos los puntos de Lewis para:

Sb

5n25p3

Sb

S

3n23p4

S

Rn

6n26p6

Rn Programa Actualizado de Química I


Las estructuras de Lewis a partir de la tabla de Bohr es la siguiente:

NIVEL

n

p1

p2

1 2 3 4 5 6

ns2npx p3

p4

p5

p6

S Sb Rn TABLA No.6

Aplicamos la fórmula ns2npx a: n=5 x=3 Entonces obtenemos 5s25px indicándose de esta manera puntos de los electrones de la estructura de Lewis antimonio:

los del

Sb

Para el azufre (S) es Lewis corresponde a:

3se3px , por lo que la estructura de

S



Para el radón (Rn) se sigue la misma fórmula. En la regla, se hace uso de la fórmula (n-1)d, si la aplicamos se obtiene la siguiente tabla periódica de Bohr:

NIVEL

d1

n

d2

(n1)dxns2 d3

d4

d5

1 2 3 4

Sc

Ti

V

Cr

Mn

5

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

6

La*

Hf

Ta

W

Re

7

Ac**

TABLA No.7

x 2 con valores de x=1,2,3,4,5,6,7,8,9 y Donde (n-1)d ns produce los diez grupos de los elementos del bloque “d”.

10,

Ejemplo: a).- Para el Sc.

(n-1)dx ns2 donde n=4 y x=1

Resolviendo es:

(4-1)d14s2 =

Sc



donde podemos observar los tres puntos de la estructura de Lewis.

b).- Para el Zr.

(n-1)dx ns2 donde n=4 y x=2 Resolviendo es: (4-1)d24s2 =

Zr

donde podemos observar los cuatro puntos de la estructura de Lewis.



c).- Para el Nb.


Nb

donde podemos observar los cinco puntos de la estructura de Lewis.

d).- Para el Tc.


Tc

donde podemos observar los seis puntos de la estructura de Lewis.

El diseño de las estructuras de Lewis usando la tabla periódica determina el número total de electrones de valencia de todos los átomos de la molécula. Si la molécula o átomo porta una carga negativa, es decir, si es un ión, añada un electrón para cada carga negativa o sustraiga un electrón para cada carga positiva del ión.

Ejemplo: De acuerdo a la tabla periódica, el Bromo (Br) aplicando la fórmula ns2npx es:

y

4s24p5 tiene siete puntos de Lewis el bromo, como se muestra: Br



Si el bromo es un anión sería: = Br-

Br

Si el bromo es un catión, este se representaría como: = Br+

Br

Las fórmulas anteriores son las especies químicas cargadas eléctricamente y son llamadas “iones”. Las especies cargadas positivamente se llaman “cationes “ y las cargadas negativamente se llaman “aniones”.

Otros ejemplos serían:

1 a).- Na(3s )

Na+ + e-

Na

Na+ + e-

b).- e- +

Cl

[

Cl

es un catión.

]-

es un anión.



c).- H(1s1)

H + + e-

H

H + + e-

d).- e- +

[

O

e).- Br(4s24p5)

]-

O

Br+ +

[

Br

Br

es un anión.

e-

Br+ + e-

Br

f).- e- +

es un catión.

es un catión.

]-

es un anión.

La unión de un catión de Br y un anión de Br se presenta por pasos para llevarnos a la regla del octeto.

1).-

Br ( 4s24p5 )

2).-

e-

+

Br

(4s24p5 )

Br+ ( 4s24p4 )

Br-

+

e-

( 4s24p6 )



La regla de los octetos nos ayuda a predecir la estequiometría, es decir, las organizaciones de combinación atómicas en los compuestos. a).-

Br

Br

Br

Br

esto es: Br+ +

Br-

Br2

La unión de un catión y un anión de bromo produce un bromo diatómico.

La regla de los octetos es sólo una guía aproximada y útil en la producción de : 1.Enlaces. 2.Estequiometría.

b).- En la estructura de Lewis del óxido de aluminio haciendo uso de la tabla periódica tenemos:

2 1 Al ( 3s 3p )

O

( 2s22p4 )

Al

O



La fórmula del óxido de aluminio le corresponde: Al2O3 , donde se puede ver claramente que existen 2 átomos de aluminio y 3 átomos de oxígeno.

Realizando la estructura de Lewis: O Al O Al O

Cada uno de los átomos de aluminio da tres electrones, y este total de seis electrones se añaden a tres átomos de oxígeno para formar tres iones (aniones concretamente) de:

O2Por tanto: O Al O

2 Al3+ 3 [

O

]2-

Al O



Una fórmula empírica correcta, la suma de todas las cargas positivas debe igualar la suma de todas las cargas negativas debidas a los aniones.

O

Al

O

Al

O

Se puede observar que el oxígeno sigue la regla del octeto, pero el aluminio no.

La regla del octeto formulada por Lewis

dice que:

“Un átomo diferente del hidrógeno tiende a formar enlaces hasta que se rodea de ocho electrones de valencia”

Como una observación puede considerarse lo siguiente, que una molécula es estable si cada uno de los átomos puede quedar rodeado de 8 electrones externos o que cada uno de sus átomos adquiere configuración de gas noble o inerte.

Los pasos básicos son: 1).- Se escribe la estructura básica del óxido de aluminio, y esta es Al2O3 O Al O Al



O

2).- Se realizan las configuraciones electrónicas de las capas externas para:

El aluminio que es:

3s23p1

El oxígeno

2s22p4

que es:

Así que se cuenta con: Aluminio 2(3 electrones ) = 6e- de valencia. Oxígeno 3(6 electrones ) = 18e- de valencia. -----------------24 e-de valencia.

3).- Se dibujan los puntos de Lewis y se completan los octetos para los átomos de oxígeno. 4).- Si no se cumple la regla del octeto para el átomo central, se deben intentar escribir dobles o triples enlaces entre el átomo central y los circunvecinos, haciendo uso de los pares no enlazados de estos últimos.

En ocasiones la capa de valencia de un átomo de una molécula contiene menos de un octeto. La regla del octeto por lo tanto no se cumple, y esta regla que no se cumple es para las moléculas que tiene un número impar de electrones de valencia.



Para explicar aquellas moléculas que no siguen la regla del octeto, Lewis presentó su teoría de ácidos y bases (1932) señalando lo siguiente:

a). Una base es una sustancia que puede donar un par de electrones. b). Un ácido es una sustancia que puede aceptar un par de electrones.

EXCEPCIONES A LA REGLA DEL OCTETO. Se encuentran tres tipos de excepciones a la regla del octeto. 1).- Moléculas con un número impar de electrones. La regla del octeto nunca podrá ser satisfecha para todos los átomos en cualquier molécula que se encuentra en estas condiciones.

2).- El octeto expandido, en numerosos compuestos hay más de ocho electrones de valencia alrededor de un átomo, y sólo ocurre alrededor de átomos de elementos que se encuentran del tercer período de la tabla periódica en adelante.

Además de los orbitales 3s y 3p , los elementos del tercer período tienen orbitales 3d que pueden ser utilizados para el enlace.

3).- El octeto incompleto, en algunos compuestos el número de electrones que rodean al átomo central es una molécula estable y es menor que ocho, considérese a los elementos del grupo IIA y IIIA.

En las estructuras de Lewis de muchas distinguirse dos tipos de electrones:

moléculas,

pueden

1).- Aquellos que están compartidos entre átomos que reciben el nombre de electrones enlazantes o pares enlazantes. Programa Actualizado de Química I


2).- Y aquellos en que no lo están recibe el nombre de pares no compartidos.

Los electrones no compartidos de los átomos que se encuentran “afuera” de la molécula suelen omitirse cuando no intervienen directamente en el enlace de dicha molécula. Para ilustrar ejemplos:

lo

anterior

procedamos

a

realizar

algunos

1.- Dibújese una estructura de Lewis de: a).- H2S b).- SbCl3 c).- SO3

SOLUCION: a).-

H2S H (1s1)

H

S (3s23p4)

S

Estructura de Lewis:

b).-

H

S

H

SbCl3 Sb(5s25p3 )

Sb

Cl(3s23p5)

Cl




Cl

Sb

Cl

Cl

c).- SO3 S(3s23p4)

S

O(2s22p4)

O


O

S

O

O

-

2.- Escribase la estructura de puntos de Lewis para el ión carbonato. CO32SOLUCION:


APUNTES DE ESTRUCTURA DE LEWIS. Academia de Química. Profesora: LUISA REYNA MUÑIZ LOZANO 2 2

C(2s 2p )

C

O(2s22p4)

O


O C

O

O

3.- Escriba la Estructura de Lewis de: a).- N2H4 b).- OF2

SOLUCION: a).-

N2H4 1

H (1s )

H

N (2s22p3)

N

H Estructura de Lewis:

H

N

H N

H Programa Actualizado de Química I


b).-

OF2 O(2s22p4)

O

F(2s22p5)

F


F

O

F

4.- Escriba los símbolos de Lewis para: 2+ a).- Mg b).- Li1+ c).- Pb d).- Pb2+ e).- Mg

SOLUCION: Programa Actualizado de Química I


a).Mg (3s2)

Mg2+

+

2e-

Mg

Mg2+

+

2e-

Li (2s1)

Li1+

+

1e-

Li

Li1+

+

1e-

b).-

c).Pb (6s26p2)

Pb

Pb (6s26p2)

Pb2+

d).-

Pb

Pb

+

+

2e-

2e-



e).Mg(3s2)

Mg


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