3.2 Representación mediante el diagrama de Lewis

Pre-conocimiento

Recuerda: la notación de Lewis representa a los átomos mediante su símbolo rodeado de tantos puntos como electrones tengan en la última capa (capa de valencia). En la siguiente tabla aparecen la representación de puntos de los primeros elementos de la tabla periódica.

 

 Imagen de elaboración propia

Cuando dos átomos comparten dos electrones entre ellos, ese par de electrones se representa mediante una línea entre los átomos. 

Imagen de elaboración propia

 

  • Molécula de cloro (Cl2): Cada átomo de cloro tiene en la última capa 7 electrones. Pueden conseguir completar la capa con 8 electrones, compartiendo un par de electrones entre dos átomos. A cada átomo de cloro le quedan tres pares de electrones que no forman enlace.

  • Molécula de oxígeno (O2): Cada átomo de oxígeno tiene  6 electrones en la capa de valencia, por lo que puede conseguir completarla con 8 electrones, compartiendo dos pares de electrones entre dos átomo de oxígeno, se forma un enlace doble (se comparten dos pares) entre los átomos de oxígeno, que se representa por dos entre los átomos. A cada átomo de oxígeno le quedan dos pares de electrones que no forman enlace.

  • Molécula de nitrógeno (N2): El átomo de nitrógeno tiene 5 electrones en la capa de valencia, como le faltan 3 electrones para completarla, puede conseguirlo compartiendo tres pares de electrones con otros átomos. En la molécula de nitrógeno, se comparten tres pares de electrones entre dos átomos de nitrógeno, formándose un enlace triple entre ellos, que se representa por tres líneas paralelas entre los dos átomos. Además a cada átomo de nitrógeno le queda un par de electrones de no enlace.

  • Molécula de agua (H2O): El átomo de oxígeno tiene 6 electrones en la capa de valencia, para conseguir completarla con 8 electrones puede compartir dos pares de electrones con otros átomos. El átomo de hidrógeno tiene un electrón en su última capa, puede conseguir completarla con dos electrones compartiendo un par de electrones con otro átomo. Así en la molécula de agua el oxigeno comparte dos electrones con dos átomos de hidrógeno, formando un enlace sencillo con cada uno de los átomos de hidrógeno. Además al oxígeno le quedan otros pares de electrones que no forman enlace.

  • Molécula de metano (CH4): El átomo de carbono tiene cuatro electrones en la capa de valencia, para conseguir la configuración electrónica de gas noble puede compartir esos cuatro electrones. El átomo de oxígeno tiene un electrón en la última capa, puede conseguir la configuración de gas noble compartiendo ese electrón con otro átomo. Así en el átomo de cabono comparte los cuatro electrones de la capa de valencia con cuatro átomos de hidrógeno, formando la molécula de metano.

  • Molécula de ácido nitroso (HNO2): En este caso, la molécula es más compleja, el nitrógeno puede consergir completar la capa de valencia con ocho electrones, compartiendo dos electrones con un átomo de oxígeno, que también completa su capa de valencia y otro electrón lo comparte con otro átomo de oxígeno, el cual comparte otro con un átomo de hidrógeno.

 

Otros ejemplos de estructura se Lewis son los que aparecen a continuación.

Imagen de elaboración propia

Las estructuras electrónicas de Lewis indica cómo se unen los átomos, pero no indica nada de la disposición espacial que adoptan los átomos cuando forman la molécula. Por ejemplo, la molécula de agua se suele representar en línea (H-O-H), pero eso no significa que sea lineal.

Para determinar la geometría de las moléculas o de las redes covalentes se utiliza una teoría publicada en 1970 por Gillespie, llamada VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion), o de repulsión de los pares de electrones de la capa de valencia (RPECV).

No es un modelo de enlace, pues no explica la formación de enlaces: parte de la representación de Lewis, a la que aplica unas sencillas reglas para obtener la geometría correspondiente. Esas reglas se basan en la repulsión entre pares de electrones, que son interacciones puramente electrostáticas.

1. Los pares de electrones se sitúan lo más lejos posible entre ellos para que la repulsión sea mínima.
2. Los pares sin compartir (de no enlace) repelen a los compartidos (enlazantes) más que al revés, ya que necesitan más espacio al ser menos direccionales por no formar enlaces.
3. Los enlaces múltiples repelen a los sencillos más que al revés, ya que tienen mayor número de electrones.

Imagen de elaboración propia

Ejemplo o ejercicio resuelto

Imagen de elaboración propia Imagen de elaboración propia

Observa la estructura de Lewis y el modelo molecular del ácido carbónico. Justifica:

a) La geometría molecular.

b) Qué enlace de los que forma el C será el más corto.

c) Qué ángulo OCO es más pequeño.

Aplica las reglas del modelo RPECV.

AV - Reflexión

Representa la estructura de Lewis del dióxido de carbono, molécula simétrica, y deduce su geometría aplicando las reglas de la teoría de RPECV.