Estructura de Lewis

La estructura de Lewis o Diagrama puntos. Una forma de entender los enlaces moleculares.

📚📚📙 ¡Hola a todos!📗📚📚

Ahora que ya conocemos los tipos de moléculas binarias y ternarias, podemos adentrarnos en como representarlas. Dicho de otra manera, como haríamos para mostrar los enlaces entre los elementos que componen un oxoácido, un hidrácido, un hidróxido o cualquier otro compuesto. De esta forma entenderemos un poco mejor que influencia tienen los números de oxidación en la formación de los compuestos químicos.

Para poder entender esto, veremos el modelo de Lewis que se denomina así en honor a Gilbert Newton Lewis (sí, se llamaba Newton además...😄) quien fue el creador de esta representación de los enlaces químicos.

El papel de los números de oxidación

Lo primero que debemos tener en cuenta que los electrones de un átomo o elemento que encontramos en la tabla periódica pueden compartirse o transferirse para formar una molécula o compuesto iónico. Los electrones involucrados, son los electrones de valencia, aquellos que nos indican el número de oxidación de un determinado átomo.

Estos electrones (carga eléctrica negativa) de valencia se hallan en el último nivel de energía de átomo, por lo que están menos atraídos hacia el núcleo (en el núcleo están los protones que poseen carga positiva) y son capaces de "moverse" para formar los enlaces químicos. 

En la Figura 1 vemos como ejemplo al metal alcalino potasio (K). Si nos fijamos en la tabla periódica, tiene un sólo electrón de valencia que es el 1.  Si vemos los electrones por nivel vemos que ese "1" aparece en la configuración electrónica y en los electrones por nivel. Por lo tanto, UN solo electrón es el que se halla en el nivel más alejado del núcleo.

Figura 1. Electrones de valencia (número de oxidación) del elemento Potasio.

La estructura de Lewis, en general, cumple con la Regla del Octeto

Para construir la estructura de una molécula o compuesto iónico mediante los diagramas de Lewis se debe seguir la Regla del Octeto. Esta regla se basa en la observación que puede realizarse los elementos del grupo VIIIA. Este grupo es el de los gases nobles o inertes. Se los llama inertes por el hecho que al ser tan estables en su configuración electrónica, ¡no forman enlaces!

Todos los elementos de este grupo, con excepción del Helio (He), poseen 8 electrones en su capa externa. El He posee 2 electrones en su capa externa, pero es lo suficientemente estable para no formar nuevos enlaces y entra en el grupo de los gases inertes.

Por lo tanto, el resto de los elementos se estabilizarán al compartir o ceder esos electrones cuando interactúen con otros elementos. Veamos un ejemplo:

Figura 2. óxido binario anhidro:Dióxido de Carbono

 Estructura de Lewis de una molécula con enlaces covalentes

Figura 3. Estructura de Lewis del dióxido del carbono. Se cumple la regla del octeto: cada oxígeno tiene ahora 8 electrones y el Crabono también tiene 8 electrones.

Mediante este diagrama vemos claramente los 6 electrones del O del último nivel representados como cruces rojas y los 4 electrones del C del último nivel representados como puntos azules. El O tomará 2 electrones del C y el C 2 electrones del O. 

Si contamos vemos que ahora el O de la izquierda posee 6 electrones propios y 2 mas (representados con puntos azules) provenientes del C, completando así 8 electrones y estabilizándose (si, cumpliendo la regla del octeto😎). Lo mismo sucede con el O de la derecha, posee 6 electrones propios y 2 mas provenientes del C, también completando los 8 electrones.

Finalmente, el C comparte 2 electrones con cada O, sumando 4 en total y estabilizándose también con 8 electrones. Estamos en presencia de una molécula.

NOTA: para saber si una molécula es una molécula o un compuesto iónico podemos hacer el siguiente cálculo: si la diferencia de electronegatividad entre los elementos intervinientes es mayor o igual a 2, entonces se trata de un compuesto iónico. Si esta diferencia es menor a 2, se trata de una molécula.

Estructura de Lewis de un compuesto iónico

Veamos ahora un ejemplo de estructura de Lewis de un compuesto iónico. En general los compuestos iónicos son aquellos en los que interactúa un metal (electronegatividad muy baja o electropositivo) y un no metal u oxoanión, cuya electronegatividad es alta. Utilicemos entonces el casi del NaNO3 (nitrato de sodio):

Figura 4. Números de oxidación de los elementos que forman el nitrato de sodio.

En la figura 4 podemos ver lo números de oxidación de cada elemento interviniente, entonces podemos saber cuantos electrones en la capa externa tiene cada uno:

Na (metal alcalina)= 1 

N (No metal)= 5

O (No metal)= 6

Por lo tanto, el Na va a ceder un electrón (es muy electropositivo y en su capa siguiente tiene 8 electrones, así que si lo cede, ya se estabiliza), el N tiene 5 electrones, por lo que va a tender a tomar 3 para completar 8 y el O tiene 6, por lo que va a tomar 2 electrones para completar 8.

Figura 5. Estructura de Lewis de un compuesto iónico.

En el ejemplo vemos que el oxoanión (NO3)- comparte los electrones entre el N y el O, sin embargo, el nitrógeno solo necesitaba 3 electrones para estabilizarse mientras que cada O necesita 2 electrones. Uno de los O queda desestabilizado, con 7 electrones, por lo que el oxanión tenderá a estabilizarse tomando un electrón de algún elemento que pueda cederlo.

En este caso, un candidato ideal es el Na, un metal alcalino muy electropositivo que cede su único electrón de valencia y se forma este compuesto iónico denominado Nitrato de Sodio.
El diagrama de Lewis se esquematiza poniendo entre corchetes al oxoanión con todos los electrones intervinientes de los elementos involucrados. El metal queda afuera y se coloca su estado de oxidación, en este caso +1.

Espero que esta explicación te haya sido útil y no olvides comentar y hacer preguntas!!

Referencias

Soy Licenciada en Ciencias Biológicas y tengo un PhD en Química Biológica. Escribo esta página basada en mi experiencia como docente e investigadora y utilizo fuentes de información confiables para la redacción de los artículos que dejo a continuación:

1. Química General.

2. Simbología de los puntos de Lewis

¡Gracias por leer!