Vamos a construir 10 ejemplos de estructuras de Lewis. Cada ejemplo se resolverá paso a paso. Empezaremos con moléculas sencillas y avanzaremos a estructuras más complejas. El objetivo es comprender el proceso sistemático.
Ejemplo 1: Agua (H2O)
Primero, calculamos los electrones de valencia totales. Hidrógeno (H) tiene 1 electrón de valencia y tenemos dos átomos. Oxígeno (O) tiene 6 electrones de valencia. Por lo tanto, 2(1) + 6 = 8 electrones.
Luego, dibujamos el átomo central (O) y los átomos periféricos (H). H-O-H. Conectamos los átomos con enlaces sencillos. Esto usa 4 electrones (2 enlaces * 2 electrones/enlace).
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Finalmente, distribuimos los electrones restantes como pares solitarios en el átomo central. Quedan 4 electrones. Se colocan como dos pares solitarios en el oxígeno. La estructura de Lewis completa muestra dos enlaces O-H y dos pares solitarios en el oxígeno.
Ejemplo 2: Dióxido de Carbono (CO2)
Calculamos los electrones de valencia totales. Carbono (C) tiene 4 electrones de valencia. Oxígeno (O) tiene 6 electrones de valencia y tenemos dos átomos. Por lo tanto, 4 + 2(6) = 16 electrones.
Dibujamos el átomo central (C) y los átomos periféricos (O). O-C-O. Conectamos los átomos con enlaces sencillos. Esto usa 4 electrones.
Distribuimos los electrones restantes como pares solitarios en los átomos periféricos (O). Quedan 12 electrones. Cada oxígeno recibe 6 electrones (3 pares solitarios). Ahora todos los átomos tienen un octeto. Sin embargo, el carbono solo tiene 4 electrones a su alrededor. Formamos dobles enlaces entre el carbono y cada oxígeno para dar al carbono un octeto. La estructura final tiene dos dobles enlaces.
Ejemplo 3: Amoníaco (NH3)
Calculamos los electrones de valencia totales. Nitrógeno (N) tiene 5 electrones de valencia. Hidrógeno (H) tiene 1 electrón de valencia y tenemos tres átomos. Por lo tanto, 5 + 3(1) = 8 electrones.
Dibujamos el átomo central (N) y los átomos periféricos (H). Conectamos los átomos con enlaces sencillos. Esto usa 6 electrones.
Distribuimos los electrones restantes como pares solitarios en el átomo central (N). Quedan 2 electrones. Se colocan como un par solitario en el nitrógeno. La estructura final tiene tres enlaces N-H y un par solitario en el nitrógeno.
Ejemplo 4: Metano (CH4)
Calculamos los electrones de valencia totales. Carbono (C) tiene 4 electrones de valencia. Hidrógeno (H) tiene 1 electrón de valencia y tenemos cuatro átomos. Por lo tanto, 4 + 4(1) = 8 electrones.
Dibujamos el átomo central (C) y los átomos periféricos (H). Conectamos los átomos con enlaces sencillos. Esto usa 8 electrones. No quedan electrones para colocar.
El carbono tiene un octeto y cada hidrógeno tiene un dueto. La estructura de Lewis está completa. Tiene cuatro enlaces C-H.
Ejemplo 5: Cloruro de Hidrógeno (HCl)
Calculamos los electrones de valencia totales. Hidrógeno (H) tiene 1 electrón de valencia. Cloro (Cl) tiene 7 electrones de valencia. Por lo tanto, 1 + 7 = 8 electrones.
Conectamos el hidrógeno y el cloro con un enlace sencillo. Esto usa 2 electrones.
Distribuimos los electrones restantes como pares solitarios en el cloro. Quedan 6 electrones. Se colocan como tres pares solitarios en el cloro. La estructura final tiene un enlace H-Cl y tres pares solitarios en el cloro.
Ejemplo 6: Ácido Sulfúrico (H2SO4)
Calculamos los electrones de valencia totales. Hidrógeno (H) tiene 1 electrón de valencia y tenemos dos átomos. Azufre (S) tiene 6 electrones de valencia. Oxígeno (O) tiene 6 electrones de valencia y tenemos cuatro átomos. Por lo tanto, 2(1) + 6 + 4(6) = 32 electrones.
Dibujamos el átomo central (S) y los átomos periféricos (H y O). Conectamos los átomos con enlaces sencillos. H-O-S-O-H. También O conectado directamente a S. Esto usa 12 electrones.
Distribuimos los electrones restantes como pares solitarios en los átomos de oxígeno. Colocamos 3 pares en cada oxígeno unido solo al azufre. Los oxígenos unidos al hidrógeno ya están completos. Todos los átomos tienen un octeto o dueto. La estructura de Lewis está completa.
Ejemplo 7: Ozono (O3)
Calculamos los electrones de valencia totales. Oxígeno (O) tiene 6 electrones de valencia y tenemos tres átomos. Por lo tanto, 3(6) = 18 electrones.
Dibujamos los átomos de oxígeno en una línea. O-O-O. Conectamos los átomos con enlaces sencillos. Esto usa 4 electrones.
Distribuimos los electrones restantes. Colocamos pares solitarios en los átomos de oxígeno externos para completar sus octetos. Ahora formamos un doble enlace entre el átomo central y un átomo externo. Esto da una estructura con resonancia. Hay dos estructuras de Lewis posibles.
Ejemplo 8: Ion Hidronio (H3O+)
Calculamos los electrones de valencia totales. Hidrógeno (H) tiene 1 electrón de valencia y tenemos tres átomos. Oxígeno (O) tiene 6 electrones de valencia. Restamos 1 electrón debido a la carga positiva. Por lo tanto, 3(1) + 6 - 1 = 8 electrones.
Dibujamos el átomo central (O) y los átomos periféricos (H). Conectamos los átomos con enlaces sencillos. Esto usa 6 electrones.
Distribuimos los electrones restantes como un par solitario en el oxígeno. La estructura final tiene tres enlaces O-H y un par solitario en el oxígeno. Recuerda indicar la carga positiva en corchetes.
Ejemplo 9: Ácido Nítrico (HNO3)
Calculamos los electrones de valencia totales. Hidrógeno (H) tiene 1 electrón de valencia. Nitrógeno (N) tiene 5 electrones de valencia. Oxígeno (O) tiene 6 electrones de valencia y tenemos tres átomos. Por lo tanto, 1 + 5 + 3(6) = 24 electrones.
Dibujamos el átomo central (N) y los átomos periféricos (H y O). Conectamos los átomos con enlaces sencillos. H-O-N-O. También O conectado directamente a N. Esto usa 8 electrones.
Distribuimos los electrones restantes como pares solitarios en los átomos de oxígeno. Quedan 16 electrones. Colocamos tres pares solitarios en cada átomo de oxígeno que está unido solo al nitrógeno. El átomo de oxígeno unido al hidrógeno ya está completo. Ahora necesitamos hacer un doble enlace entre un oxígeno y el nitrógeno. Esto da una estructura con resonancia.
Ejemplo 10: Fluoruro de Boro (BF3)
Calculamos los electrones de valencia totales. Boro (B) tiene 3 electrones de valencia. Flúor (F) tiene 7 electrones de valencia y tenemos tres átomos. Por lo tanto, 3 + 3(7) = 24 electrones.
Dibujamos el átomo central (B) y los átomos periféricos (F). Conectamos los átomos con enlaces sencillos. Esto usa 6 electrones.
Distribuimos los electrones restantes como pares solitarios en los átomos periféricos (F). Quedan 18 electrones. Cada flúor recibe 6 electrones (3 pares solitarios). El boro tiene solo 6 electrones a su alrededor. Esto es una excepción a la regla del octeto. Aunque podríamos formar un doble enlace, generalmente se prefiere la estructura con el boro deficiente en electrones.
