Estructuras de Lewis y regla del octeto

Desde cero: electrones que participan en los enlaces

Los electrones de valencia son los de la capa externa que usamos en una representación introductoria del enlace. Un símbolo de Lewis coloca puntos alrededor del símbolo químico: cada punto representa un electrón de valencia, no un protón. Para elementos representativos, H tiene 1, C tiene 4, N tiene 5, O tiene 6 y los halógenos como F y Cl tienen 7.

En un enlace covalente sencillo se comparte un par de electrones; ese par cuenta alrededor de cada átomo enlazado. La regla del octeto describe la frecuente estabilidad de ocho electrones alrededor de ciertos átomos, especialmente de la segunda fila. H completa un dueto de dos, no un octeto. La regla es una guía con excepciones, no una obligación para toda sustancia.

En un modelo iónico, la transferencia de electrones forma cationes y aniones. Na puede perder su electrón externo y Cl ganarlo; las cargas Na⁺ y Cl⁻ representan pérdida y ganancia, respectivamente. No confundas transferir electrones con transferir protones.

Aplicación: repartir un presupuesto de electrones

Para construir una estructura de Lewis, suma los electrones de valencia de todos los átomos: añade uno por cada carga negativa y resta uno por cada carga positiva. Elige un esqueleto; H siempre es terminal y el átomo menos electronegativo suele ocupar el centro en moléculas sencillas. Une con enlaces sencillos y descuenta dos electrones por cada línea.

Completa primero duetos de H y octetos de los átomos terminales, colocando pares no enlazantes. Coloca los electrones restantes en el centro. Si C, N u O central aún no completa octeto, puede requerir compartir pares terminales como enlaces dobles o triples. Un doble enlace contiene cuatro electrones y uno triple contiene seis. En moléculas sencillas como CO₂ y N₂, así se satisfacen los octetos sin inventar electrones.

Verifica dos cuentas distintas: todos los electrones dibujados deben coincidir con el presupuesto total, y los compartidos cuentan alrededor de ambos átomos al revisar octetos. Por eso no se suman los ocho de cada átomo como si fueran electrones diferentes.

Reto: iones, resonancia y límites del modelo

La carga formal es una herramienta contable: CF = V−N−B/2, donde V es el número de electrones de valencia del átomo neutro, N sus electrones no enlazantes y B los electrones de sus enlaces. La suma de cargas formales debe igualar la carga total. No equivale necesariamente a la carga eléctrica real localizada en cada átomo.

En NH₄⁺, el presupuesto es 5+4(1)−1 = 8 electrones. Cuatro enlaces N—H consumen los ocho; N no conserva par libre y su carga formal es 5−0−8/2 = +1. Todos los H tienen carga formal cero. Para un anión, por el contrario, se añaden electrones al presupuesto.

La resonancia aparece cuando varias representaciones válidas mantienen la misma conectividad de átomos y difieren en la distribución electrónica. No son moléculas que alternen mecánicamente sus dibujos; la estructura real se describe con un híbrido. Además, hay excepciones al octeto: BF₃ puede tener seis electrones alrededor de B, NO tiene un número impar total y PF₅ se representa con diez alrededor de P. C, N y O de la segunda fila no se representan con un octeto expandido en este tratamiento.

Sigue el razonamiento

En H₂, dos átomos aportan un electrón cada uno. El par compartido se representa H—H y cuenta como dos electrones alrededor de cada H.

En NaCl, la representación iónica muestra Na⁺ y Cl⁻, con ocho puntos externos alrededor de Cl⁻. El cloruro tiene un electrón más que el átomo neutro de Cl; su núcleo no ganó un protón.

Sigue el razonamiento

H₂O dispone de 2(1)+6 = 8 electrones de valencia. Dos enlaces O—H emplean cuatro; los cuatro restantes forman dos pares no enlazantes sobre O. Cada H tiene dueto y O tiene ocho electrones alrededor.

CO₂ dispone de 4+2(6) = 16 electrones. En O=C=O, dos enlaces dobles consumen ocho y los dos oxígenos conservan dos pares no enlazantes cada uno: ocho electrones adicionales. El total es 16 y cada átomo completa octeto.

1. En un símbolo de Lewis del átomo neutro de oxígeno, que tiene seis electrones de valencia, ¿qué representan los seis puntos?

1. Electrones de valencia
2. Seis protones del núcleo
3. Seis pares compartidos obligatorios
4. Seis neutrones de la capa externa

2. H tiene 1 electrón de valencia y O tiene 6. ¿Cuál es el presupuesto total de electrones de valencia para H₂O neutra?

1. 16
2. 10
3. 6
4. 8

3. Para NH₄⁺, N aporta 5 y cada H aporta 1 electrón de valencia. ¿Cuántos electrones deben colocarse en su estructura de Lewis?

1. 10
2. 8
3. 9
4. 7