Estructura de Lewis, Construcción, Cargo Formal, Resonancia, Ejemplo, Formatos alternativos





Las estructuras de Lewis son diagramas que muestran la unión entre los átomos de una molécula y los pares solitarios de electrones que pueden existir en la molécula. Una estructura de Lewis se puede sacar para cualquier molécula unida covalentemente, así como compuestos de coordinación. La estructura de Lewis fue nombrado después de Gilbert N. Lewis, quien lo introdujo en su artículo 1916 del átomo y la molécula. Son similares a los diagramas de electrones de punto en que los electrones de valencia en pares solitarios se representan en forma de puntos, pero también contienen líneas para representar pares compartidos en un enlace químico.

Las estructuras de Lewis muestran cada átomo y su posición en la estructura de la molécula usando su símbolo químico. Las líneas se dibujan entre los átomos que están unidos el uno al otro. El exceso de electrones que forman pares solitarios se representan como pares de puntos, y se colocan al lado de los átomos.

Aunque los principales elementos del grupo del segundo período y más allá reaccionan ganando, perdiendo o compartiendo electrones hasta que hayan alcanzado una configuración de capa de valencia de electrones con un octeto completo de electrones, otros elementos obedecen a reglas diferentes en función de sus capas de valencia. El hidrógeno se ajuste en su lugar a una regla de dúo en la que se llena la primera capa con sólo dos electrones o se vacía por completo, mientras que los metales de transición se ajustan a una norma dodectet.

Una clase interesante de compuestos, sin embargo, son compuestos que son intermedios de carácter iónico y covalente. Ejemplos son trifluoruro de boro, tetrafluoruro de silicio, trióxido de boro y dióxido de silicio, que por lo general se clasifican como covalente pero en realidad son altamente iónica. En tales casos, todavía se pueden extraer con octetos completos como la deficiencia de electrones en el átomo central no es debido a la falta de interacciones de enlace formales pero debido a la alta ionicidad de los bonos.

Construcción

Contar los electrones

El número total de electrones representados en una estructura de Lewis es igual a la suma de los números de electrones de valencia de cada átomo individual. Electrones de valencia no no están representados en las estructuras de Lewis.

Una vez que se ha determinado el número total de electrones disponibles, los electrones deben colocarse en la estructura. Deben ser colocados inicialmente como pares solitarios: un par de puntos para cada par de electrones disponibles. Los pares solitarios inicialmente deben ser colocados en los átomos exteriores hasta que cada átomo externo tiene ocho electrones en pares de vinculación y pares solitarios; pares libres adicionales pueden entonces ser colocados en el átomo central. En caso de duda, pares solitarios deben ser colocados en átomos más electronegativos primero.

Una vez colocados todos los pares de electrones, átomos, especialmente los átomos centrales, pueden no tener un octeto de electrones. En este caso, los átomos deben formar un enlace doble; un par solitario de electrones se mueve para formar un segundo enlace entre los dos átomos. A medida que el par de unión se comparte entre los dos átomos, el átomo que originalmente tenía el par solitario sigue teniendo un octeto; el otro átomo ahora tiene dos electrones más en su capa de valencia.

Estructuras de Lewis para iones poliatómicos se pueden extraer con el mismo método. Cuando se cuentan los electrones, los iones negativos deben tener electrones extra ubicados en sus estructuras de Lewis, los iones positivos deben tener menos electrones que una molécula no cargada.

Cuando la estructura de Lewis de un ion está escrito, toda la estructura se coloca entre paréntesis, y la carga se escribe como un exponente de la parte superior derecha, fuera de los corchetes.

Un método más sencillo se ha propuesto para la construcción de estructuras de Lewis eliminando la necesidad para el recuento de electrones: los átomos se dibujan mostrando los electrones de valencia, bonos se forman entonces por el emparejamiento de hasta electrones de valencia de los átomos que participan en el proceso de enlace de decisiones y aniones y cationes están formado por adición o eliminación de electrones a/desde los átomos apropiados.

Un truco es contar los electrones de valencia, y luego contar el número de electrones necesarios para completar la regla del octeto, luego tomar la diferencia de estos dos números y su respuesta es el número de electrones que componen los bonos. El resto de los electrones sólo tiene que ir y llenar todos los octetos de los otros átomos.

Otro procedimiento simple y general para escribir las estructuras de Lewis y formas de resonancia se ha propuesto.

Antes de iniciar este procedimiento, es necesario conocer la geometría básica de la molécula, es decir, si es cíclico o no cíclico, y que los átomos están conectados a la que. Varios ejemplos prácticos para la determinación de las estructuras de Lewis de las especies simples y más complicados utilizando el método descrito anteriormente se pueden encontrar en la siguiente página web.

Cargo Formal

En términos de las estructuras de Lewis, carga formal se usa en la descripción, la comparación y evaluación de los probables estructuras topológicas y la resonancia mediante la determinación de la carga electrónica evidente de cada átomo dentro de, sobre la base de su estructura de puntos de electrones suponiendo covalencia exclusiva o unión no polar. Se ha utiliza en la determinación de electrones posible re-configuración cuando se hace referencia a los mecanismos de reacción, y a menudo resulta en el mismo signo que la carga parcial del átomo, con excepciones. En general, la carga formal de un átomo puede ser calculada utilizando la siguiente fórmula, asumiendo las definiciones no estándar para el formato utilizado:

donde:

  • es la carga formal.
  • representa el número de electrones de valencia en un átomo libre del elemento.
  • representa el número de electrones no compartidos en el átomo.
  • representa el número total de enlaces del átomo tiene con otra.

La carga formal de un átomo se calcula como la diferencia entre el número de electrones de valencia que un átomo neutro tendría y el número de electrones que pertenecen a la misma en la estructura de Lewis. Los electrones en los enlaces covalentes son divididos en partes iguales entre los átomos involucrados en el enlace. El total de las cargas formales en un ion debe ser igual a la carga del ion, y el total de las cargas formales en una molécula neutra debe ser igual a cero ..

Resonancia

Para algunas moléculas e iones, es difícil determinar qué pares solitarios deben ser movidos para formar enlaces dobles o triples. Este suele ser el caso cuando varios átomos del mismo tipo rodean el átomo central, y es especialmente común para los iones poliatómicos.

Cuando se produce esta situación, estructura de Lewis de la molécula se dice que es una estructura de resonancia, y la molécula existe como un híbrido de resonancia. Cada una de las diferentes posibilidades que se superpone a los otros, y la molécula se considera que tiene una estructura de Lewis equivalentes a un promedio de estos estados.

El ion nitrato, por ejemplo, debe formar un doble enlace entre el nitrógeno y uno de los años para satisfacer la regla del octeto para el nitrógeno de oxígeno. Sin embargo, debido a que la molécula es simétrica, no importa cuál de las formas del oxígeno del doble enlace. En este caso, hay tres estructuras de resonancia posibles. Expresando resonancia al dibujar estructuras de Lewis se puede hacer ya sea dibujando cada una de las formas de resonancia posibles y colocando flechas de doble punta entre ellos o mediante el uso de líneas de puntos para representar los enlaces parciales.

Al comparar las estructuras de resonancia para la misma molécula, por lo general los que tienen el menor número de cargos formales contribuyen más al híbrido total de la resonancia. Cuando las cargas formales son necesarios, estructuras de resonancia que tienen cargas negativas en la más elementos electronegativos y cargas positivas en los elementos menos electronegativos son favorecidas.

Enlaces simples también se pueden mover de la misma manera para crear estructuras de resonancia para las moléculas hypervalent tales como hexafluoruro de azufre, que es la descripción correcta de acuerdo a cálculos químicos cuánticos en lugar del modelo de octeto expandido común.

La estructura de resonancia no debe ser interpretada para indicar que la molécula cambia entre las formas, pero que la molécula actúa como el promedio de varias formas.

Ejemplo

La fórmula del ion nitrito es NO2-.

  • El nitrógeno es el átomo menos electronegativo de los dos, por lo que es el átomo central por múltiples criterios.
  • Contar los electrones de valencia. El nitrógeno tiene 5 electrones de valencia; cada oxígeno tiene 6, para un total de 5 = 17 - El ion tiene una carga de -1, que indica un electrón extra, por lo que el número total de electrones es 18.
  • Coloque pares de iones. Cada oxígeno debe estar unido al nitrógeno, que usa cuatro electrones - dos en cada bono. Los 14 electrones restantes deben primero colocarse como 7 pares solitarios. Cada oxígeno puede tener un máximo de 3 pares solitarios, dándole a cada oxígeno 8 electrones, incluyendo el par de unión. El séptimo par solitario debe ser colocado en el átomo de nitrógeno.
  • Satisfacer la regla del octeto. Los dos átomos de oxígeno actualmente tienen 8 electrones asignados. El átomo de nitrógeno tiene sólo 6 electrones asignados. Uno de los pares libres en el átomo de oxígeno debe formar un doble enlace, pero de cualquier átomo funcionará igual de bien. Por tanto, debemos tener una estructura de resonancia.
  • Atar los cabos sueltos. Dos estructuras de Lewis deben redactarse: Cada estructura tiene uno de los dos átomos de oxígeno con doble enlace al átomo de nitrógeno. El segundo átomo de oxígeno en cada estructura será de un solo unido al átomo de nitrógeno. Coloque corchetes alrededor de cada estructura, y añadir la carga de la parte superior derecha fuera de los corchetes. Dibuja una flecha de dos puntas entre las dos formas de resonancia.
  • Formatos alternativos

    Las estructuras químicas pueden ser escritos en formas más compactas, especialmente cuando se muestran moléculas orgánicas. En las fórmulas estructurales condensadas, muchos o incluso la totalidad de los enlaces covalentes se pueden dejar sin, con subíndices indican el número de grupos idénticos unidos a un átomo en particular. Otro diagrama estructural taquigrafía es la fórmula esquelético. En las fórmulas esquelético, átomos de carbono no se significan por el símbolo C, pero por las vértices de las líneas. Los átomos de hidrógeno unidos al carbono no se muestran - que pueden inferirse contando el número de enlaces a un átomo de carbono en particular - se supone que cada átomo de carbono que tiene cuatro títulos en total, por lo que los bonos no presentados son, en consecuencia, a los átomos de hidrógeno.

    Otros esquemas pueden ser más complejos que las estructuras de Lewis, mostrando enlaces en 3D utilizando diversas formas, tales como diagramas de compilación.