Modelos de Lewis

¿Qué es la estructura de Lewis?

Ya te hemos presentado la idea de un diagrama de puntos, o modelo de Lewis: una representación simplificada de los electrones de valencia de una molécula.

Los diagramas de puntos de Lewis muestran los átomos de una molécula, ya sea un compuesto neutro o un ion cargado. También muestran el número, la posición y la disposición de los electrones de valencia de los átomos, suponiendo que todas las capas internas de electrones están completas. En concreto, muestran los pares de electrones enlazantes y los pares no enlazantes.

Ten en cuenta lo siguiente:

• Los electrones se muestran como puntos. Dos puntos juntos representan un par no enlazante de electrones.

• Los pares de electrones enlazantes se muestran como líneas, lo que simboliza un enlace covalente.

  • Una sola línea representa un enlace covalente simple con un solo par de electrones enlazantes.

  • Dos líneas representan un enlace covalente doble con dos pares de electrones enlazantes.

  • Tres líneas representan un enlace covalente tripe con tres pares de electrones enlazantes.

• Los modelos de Lewis se basan en la regla del octeto.

  • Los átomos son más estables cuando tienen las capas externas llenas y la regla del octeto establece que, para la mayoría de los átomos, esto ocurre cuando tienen ocho electrones de valencia.

• En estos modelos, los electrones suelen estar repartidos uniformemente por los cuatro puntos cardinales del átomo, con dos electrones en cada lado.

¿Quieres ver los diagramas de puntos de Lewis en la práctica? Pasemos a algunos ejemplos.

Modelo de Lewis para el oxígeno

Una molécula de oxígeno está formada por dos átomos de oxígeno, unidos por un doble enlace covalente. Cada átomo de oxígeno tiene además dos pares de electrones no enlazantes. Esto se puede ver en el siguiente diagrama de puntos de Lewis.

¿Cuántos electrones de valencia tiene cada átomo de oxígeno? Si los cuentas, verás que cada átomo de oxígeno tiene cuatro electrones de sus dos pares no enlazantes y cuatro electrones de su doble enlace covalente. Esto suma ocho electrones de valencia. Esta molécula de oxígeno, por tanto, cumple la regla del octeto.

Modelo de Lewis de CO₂

A continuación, el dióxido de carbono, CO₂. Esta molécula está formada por dos átomos de oxígeno unidos a un átomo de carbono central mediante enlaces covalentes dobles. De nuevo, cada átomo de oxígeno tiene dos pares de electrones no enlazantes

Contando los electrones, podemos ver que ambos átomos de oxígeno tienen cuatro electrones en dos pares no enlazantes, y cuatro electrones formando dos enlaces covalentes. Esto suma ocho electrones de valencia. El átomo de carbono no tiene pares no enlazantes, pero presenta dos dobles enlaces. Cada doble enlace proporciona cuatro electrones, por lo que el carbono también tiene ocho electrones de valencia.

Modelo de Lewis del agua

Veamos ahora el diagrama de puntos de Lewis para el agua, H₂O.

Observa que cada átomo de hidrógeno solamente tiene dos electrones de valencia, ambos procedentes del enlace covalente que comparte con el oxígeno. Sin embargo, con tan solo dos electrones tiene su capa externa llena.

Modelo de Lewis del metano

Aquí tenemos otro ejemplo: el diagrama de puntos de Lewis para el metano, CH₄.

Modelo de Lewis para el carbono

También podemos dibujar diagramas de puntos de Lewis para átomos no combinados, que aún no han formado una molécula. Un ejemplo es el carbono. Este es su diagrama de puntos de Lewis:

Dibujar diagramas de puntos o modelos de Lewis para moléculas simples como el oxígeno o el metano es bastante sencillo. Sin embargo, puede resultar un poco más complicado para moléculas más complejas, por lo que existe un procedimiento establecido que resulta útil seguir. En la siguiente sección, veremos algunos ejemplos más complejos de cómo dibujar diagramas de puntos de Lewis.

Como dibujar las estructuras de Lewis

Ahora que ya sabes qué es un diagrama de puntos de Lewis y qué representa cada parte, vamos a practicar el dibujo de algunas moléculas más complicadas. Los siguientes son los pasos que debes seguir. No te preocupes si te parece un poco largo, ya que desglosaremos cada parte.

1. Utiliza la fórmula química de la molécula y una tabla periódica, para calcular el número total de electrones de valencia de la molécula. Este número será esencial para sumar los electrones más adelante.

2. Dibuja la posición aproximada de los átomos en la molécula. Recuerda que a las moléculas les gusta ser simétricas: esto te ayudará a saber qué átomo es el central y cuáles son los exteriores.

3. Conecta los átomos mediante enlaces covalentes simples, mostrándolos con líneas rectas.

4. Añade pares de electrones a los átomos exteriores, hasta que todos tengan una capa externa completa de electrones. Esto suele significar que necesitan ocho electrones, pero hay algunas excepciones. Recuerda contar cualquier enlace como un par de electrones.

5. Cuenta cuántos electrones has añadido a tu molécula en total y réstalos del número de electrones de valencia de la molécula que has calculado antes, en el paso 1. Así obtendrás el número de electrones restantes. Una vez más, recuerda contar los enlaces como pares de electrones.

6. Añade los electrones restantes al átomo central.

7. Es de esperar que el átomo central tenga ahora una capa externa completa de electrones. Si no es así, utiliza algunos de los pares de electrones no enlazantes de los átomos exteriores para formar enlaces covalentes dobles con el átomo central, hasta que todos los átomos tengan las capas externas completas.

¿Te parece complicado? Empezaremos con un ejemplo de una molécula básica:

Aquí tienes un ejemplo un poco más difícil, para que lo intentes.

¿Por qué son importantes los diagramas de puntos de Lewis?

Hasta ahora hemos averiguado qué son los diagramas de puntos de Lewis y hemos visto algunos ejemplos de moléculas sencillas. También hemos intentado dibujar diagramas de puntos de Lewis para moléculas más complicadas.

Pero, ¿por qué necesitamos saber cómo hacerlo y por qué son importantes los diagramas de puntos de Lewis?Los diagramas de puntos de Lewis nos muestran el número y si los electrones de valencia de cada átomo de una molécula son enlazantes o no enlazantes. Con un diagrama de puntos de Lewis, podemos ver claramente cuántos pares no enlazantes y pares de electrones enlazantes tiene un átomo, y si estos forman parte de un enlace simple, doble o triple.

Conocer la disposición de los electrones de valencia de una molécula es útil por varias razones:

• En primer lugar, nos permite predecir su forma y el ángulo entre los enlaces, así como las longitudes de los enlaces. Esto se conoce como geometría molecular.
• En segundo lugar, también nos ayuda a predecir cómo reacciona la molécula y cuáles son sus propiedades.

Eso es todo en este artículo. Ahora deberías interpretar y dibujar modelos de Lewis para toda una variedad de especies diferentes, además de entender la importancia de estos diagramas.