apuntes de estructuras de lewis

APUNTES DE ESTRUCTURA DE LEWIS. Academia de Qumica. Profesora: LUISA REYNA MUIZ LOZANO

ESTRUCTURAS DE LEWIS.

G. N. Lewis propuso que la capacidad de reaccin de los elementos dependa fuertemente de la configuracin electrnica representada por:

nsX npy

del ltimo nivel de energa ocupado en sus tomos, y cre una representacin atmica que permite ver fcilmente sus propiedades. LAS REGLAS. 1.- El smbolo del tomo representa al ncleo, 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, crculos, cruces o cualquier otro smbolo que se coloca en el derredor del smbolo atmico; los electrones de un mismo tomo debern tener el mismo smbolo. Es recomendable que los electrones de tomos diferentes tengan smbolos diferentes. 3.- Los smbolos de los electrones se colocan en cuatro posiciones diferentes: arriba, abajo, a la izquierda y a la derecha del smbolo atmico. Cuando se tengan hasta cuatro electrones representables, sus smbolos debern ocupar posiciones diferentes; si hay ms de cuatro, se representan por pares. Todos los elementos del Grupo IA, por ejemplo estn representados por:

A

donde: A = representa el smbolo atmico. = representa el smbolo electrnico.

Programa Actualizado de Qumica I


En nuestro estudio utilizaremos los smbolos correspondientes a cada elemento de la tabla peridica, consultando la tabla peridica de los elementos se tiene que la representacin electrnica 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 smbolos de los electrones alrededor del smbolo atmico no tiene significado y, por tanto, resulta indistinto que se ubiquen en un lugar u otro. Con una mejor comprensin 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 tomos, fue posible tener una mejor concepcin de las propiedades peridicas de los elementos o de la tabla peridica. La forma larga de la tabla peridica o tabla de los elementos de Bohr, nos muestra los grupos que se encuentra en la posicin vertical y de los perodos en las hileras horizontales. Aplicando la regla 2 , los electrones ns la representacin de los electrones seria: ns1 cuando n= 1,2,3,4,5,6,7. NIVEL nsx ELEMENTO n s1 Grupo IA 1 1s1 H 2 2s1 Li 3 3s1 Na 4 4s1 K 5 5s1 Rb 6 6s1 Cs 7 7s1 Fr

TABLA No.2

Una estructura de Lewis es una representacin del enlace, haciendo uso de los smbolos de puntos de Lewis.



Un smbolo de puntos de Lewis est formado por el smbolo del elemento y un punto por cada electrn de valencia del tomo del elemento. Por lo que el nmero de electrones de valencia en cada tomo es el mismo que el nmero 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 n

s2

Grupo IIA

Grupo VIIIA

1

1s2

He

2

2s2

Be

3

3s2

Mg

4

4s2

Ca

5

5s2

Sr

6

6s2

Ba

7

7s2

Ra

TABLA No.3



Aplicando la regla 2, donde los electrones de np, su representacin electrnica sera para p1:

NIVEL ns2npx n

p1

ELEMENTO

REPRESENTACION ELECTRONICA

1 2

2s22p1

B

B

3

3s23p1

Al

Al

4

4s24p1

Ga

Ga

5

5s25p1

In

In

6

6s26p1

Tl

Tl

TABLA No.4



Los miembros de un grupo poseen (como en este caso) las mismas configuraciones electrnicas que muestran los smbolos 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 np1 ns2 np2 ns2 np3 ns2 np4 ns2 np5 ns2 np6

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

ns2npx

NIVEL ns2npx n p1 p2 p3 p4 p5 p6 1 2 B C N O F Ne 3 Al Si P S Cl Ar 4 Ga Ge As Se Br Kr 5 In Sn Sb Te I Xe 6 Tl Pb Bi Po At Rn Haciendo uso de la tabla anterior, encontremos los puntos de Lewis para: Sb 5n25p3 Sb S 3n23p4 S Rn 6n26p6 Rn



Las estructuras de Lewis a partir de la tabla de Bohr es la siguiente: NIVEL ns2npx n p1 p2 p3 p4 p5 p6 1 2 3 S 4 5 Sb 6 Rn

TABLA No.6 Aplicamos la frmula ns2npx a: n=5 x=3 Entonces obtenemos 5s25px indicndose de esta manera los puntos de los electrones de la estructura de Lewis del antimonio:

Sb

Para el azufre (S) es 3se3px , por lo que la estructura de Lewis corresponde a:

S



Para el radn (Rn) se sigue la misma frmula. En la regla, se hace uso de la frmula (n-1)d, si la aplicamos se obtiene la siguiente tabla peridica de Bohr: NIVEL (n1)dxns2 n d1 d2 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

Donde (n-1)dxns2 con valores de x=1,2,3,4,5,6,7,8,9 y 10, produce los diez grupos de los elementos del bloque d. 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. (n-1)dx ns2 donde n=4 y x=3 Resolviendo es: (4-1)d34s2 = Nb donde podemos observar los cinco puntos de la estructura de Lewis. d).- Para el Tc. (n-1)dx ns2 donde n=4 y x=4 Resolviendo es: (4-1)d44s2 = Tc donde podemos observar los seis puntos de la estructura de Lewis. El diseo de las estructuras de Lewis usando la tabla peridica determina el nmero total de electrones de valencia de todos los tomos de la molcula. Si la molcula o tomo porta una carga negativa, es decir, si es un in, aada un electrn para cada carga negativa o sustraiga un electrn para cada carga positiva del in. Ejemplo: De acuerdo a la tabla peridica, el Bromo (Br) y aplicando la frmula ns2npx es: 4s24p5 tiene siete puntos de Lewis el bromo, como se muestra:

Br



Si el bromo es un anin sera: Br = Br- Si el bromo es un catin, este se representara como: Br = Br+ Las frmulas anteriores son las especies qumicas cargadas elctricamente y son llamadas iones. Las especies cargadas positivamente se llaman cationes y las cargadas negativamente se llaman aniones. Otros ejemplos seran: a).- Na(3s1) Na+ + e- Na Na+ + e- es un catin. b).- e- + Cl [ Cl ]- es un anin.



c).- H(1s1) H+ + e- H H+ + e- es un catin. d).- e- + O [ O ]- es un anin. e).- Br(4s24p5) Br+ + e- Br Br+ + e- es un catin. f).- e- + Br [ Br ]- es un anin. La unin de un catin de Br y un anin de Br se presenta por pasos para llevarnos a la regla del octeto. 1).- Br ( 4s24p5 ) Br+ ( 4s24p4 ) + e- 2).- e- + Br (4s24p5 ) Br- ( 4s24p6 )



La regla de los octetos nos ayuda a predecir la estequiometra, es decir, las organizaciones de combinacin atmicas en los compuestos. a).- Br Br Br Br esto es: Br+ + Br- Br2 La unin de un catin y un anin de bromo produce un bromo diatmico. La regla de los octetos es slo una gua aproximada y til en la produccin de : 1.Enlaces. 2.Estequiometra. b).- En la estructura de Lewis del xido de aluminio haciendo uso de la tabla peridica tenemos: Al ( 3s23p1 ) Al O ( 2s22p4 ) O



La frmula del xido de aluminio le corresponde: Al2O3 , donde se puede ver claramente que existen 2 tomos de aluminio y 3 tomos de oxgeno. Realizando la estructura de Lewis:

O

Al

O

Al

O

Cada uno de los tomos de aluminio da tres electrones, y este total de seis electrones se aaden a tres tomos de oxgeno para formar tres iones (aniones concretamente) de: O2- Por tanto: O

Al O 2 Al3+ 3 [ O ]2- Al O



Una frmula emprica 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 oxgeno sigue la regla del octeto, pero el aluminio no. La regla del octeto formulada por Lewis dice que: Un tomo diferente del hidrgeno tiende a formar enlaces hasta que se rodea de ocho electrones de valencia Como una observacin puede considerarse lo siguiente, que una molcula es estable si cada uno de los tomos puede quedar rodeado de 8 electrones externos o que cada uno de sus tomos adquiere configuracin de gas noble o inerte. Los pasos bsicos son: 1).- Se escribe la estructura bsica del xido de aluminio, y esta es Al2O3 O

Al

O

Al



O

2).- Se realizan las configuraciones electrnicas de las capas externas para: El aluminio que es: 3s23p1 El oxgeno que es: 2s22p4 As que se cuenta con: Aluminio 2(3 electrones ) = 6e- de valencia. Oxgeno 3(6 electrones ) = 18e- de valencia. ------------------ 24 e-de valencia. 3).- Se dibujan los puntos de Lewis y se completan los octetos para los tomos de oxgeno. 4).- Si no se cumple la regla del octeto para el tomo central, se deben intentar escribir dobles o triples enlaces entre el tomo central y los circunvecinos, haciendo uso de los pares no enlazados de estos ltimos. En ocasiones la capa de valencia de un tomo de una molcula 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 molculas que tiene un nmero impar de electrones de valencia.



Para explicar aquellas molculas que no siguen la regla del octeto, Lewis present su teora de cidos y bases (1932) sealando lo siguiente: a). Una base es una sustancia que puede donar un par de electrones. b). Un cido 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).- Molculas con un nmero impar de electrones. La regla del octeto nunca podr ser satisfecha para todos los tomos en cualquier molcula que se encuentra en estas condiciones. 2).- El octeto expandido, en numerosos compuestos hay ms de ocho electrones de valencia alrededor de un tomo, y slo ocurre alrededor de tomos de elementos que se encuentran del tercer perodo de la tabla peridica en adelante. Adems de los orbitales 3s y 3p , los elementos del tercer perodo tienen orbitales 3d que pueden ser utilizados para el enlace. 3).- El octeto incompleto, en algunos compuestos el nmero de electrones que rodean al tomo central es una molcula estable y es menor que ocho, considrese a los elementos del grupo IIA y IIIA. En las estructuras de Lewis de muchas molculas, pueden distinguirse dos tipos de electrones: 1).- Aquellos que estn compartidos entre tomos que reciben el nombre de electrones enlazantes o pares enlazantes.



2).- Y aquellos en que no lo estn recibe el nombre de pares no compartidos. Los electrones no compartidos de los tomos que se encuentran afuera de la molcula suelen omitirse cuando no intervienen directamente en el enlace de dicha molcula. Para ilustrar lo anterior procedamos a realizar algunos ejemplos: 1.- Dibjese una estructura de Lewis de: a).- H S 2b).- SbCl3c).- SO3 SOLUCION: a).- H2S H (1s1) H S (3s23p4) S Estructura de Lewis: H S H b).- SbCl3 Sb(5s25p3 ) Sb

Cl(3s23p5) Cl



Estructura de Lewis: Cl Sb Cl

Cl c).- SO3 S(3s23p4) S

O(2s22p4) O Estructura de Lewis: O - S O O - 2.- Escribase la estructura de puntos de Lewis para el in carbonato. CO32- SOLUCION:



C(2s22p2) C O(2s22p4) O Estructura de Lewis: O C O O 3.- Escriba la Estructura de Lewis de: a).- N H2b).- OF

42

SOLUCION: a).- N2H4 H (1s1) H N (2s22p3) N H H Estructura de Lewis: H N N H



b).- OF2 O(2s22p4) O F(2s22p5) F Estructura de Lewis: F O F 4.- Escriba los smbolos de Lewis para: a).- Mg2+b).- Li1+c).- Pb d).- Pb2+e).- Mg SOLUCION:



a).- Mg (3s2) Mg2+ + 2e- Mg Mg2+ + 2e-

b).- Li (2s1) Li1+ + 1e- Li Li1+ + 1e- c).- Pb (6s26p2) Pb d).- Pb (6s26p2) Pb2+ + 2e- Pb Pb + 2e-



e).-

Mg(3s2) Mg


apuntes de estructuras de lewis

Documents