- Introducción
- Moléculas
- ¿En qué consiste el modelo de Lewis?
- Modelo atómico de Bohr
- Gilbert Newton Lewis
- Bibliografía
Introducción El químico estadounidense Lewis dio una definición acerca del comportamiento de los ácidos y de las bases. Según esta, una base sería una especie que puede donar un par de electrones, y un ácido la que los puede aceptar.
El ácido debe tener su octeto de electrones incompleto y la base debe tener algún par de electrones solitario. El amoníaco es una base de Lewis típica y el trifluoruro de boro un ácido de Lewis típico. La reacción de un ácido con una base de Lewis da como resultado un compuesto de adición. Los ácidos de Lewis tales como el tricloruro de aluminio, el trifluoruro de boro, el cloruro estánnico, el cloruro de cinc y el cloruro de hierro (III) son catalizadores sumamente importantes de ciertas reacciones orgánicas.
De esta forma se incluyen sustancias que se comportan como ácidos pero no cumplen la definición de Brønsted y Lowry, y suelen ser denominadas ácidos de Lewis. Puesto que el protón, según esta definición, es un ácido de Lewis (tiene vacío el orbital 1s, en donde "alojar" el par de electrones), todos los ácidos de Brønsted-Lowry son también ácidos de Lewis:
Electrones de ValenciaEl número total de electrones representados en un diagrama de Lewis es igual a la suma de los electrones de valencia de cada átomo.
La valencia que se toma como referencia y que se representa en el diagrama es la cantidad de electrones que se encuentran en el último nivel de energía de cada elemento al hacer su configuración electrónica.
Cuando los electrones de valencia han sido determinados, deben ubicarse en el modelo a estructurar.
Una vez que todos los pares solitarios han sido ubicados, los átomos, especialmente los centrales, pueden no tener un octeto de electrones. Los átomos entre sí deben quedar unidos por enlaces; un par de electrones forma un enlace entre los dos átomos. Así como el par del enlace es compartido entre los dos átomos, el átomo que originalmente tenía el par solitario sigue teniendo un octeto; y el otro átomo ahora tiene dos electrones más en su última capa.MoléculasLas moléculas más simples, entre las cuales se encuentran las moléculas orgánicas, deben presentar un átomo central, en algunos casos el átomo central es el carbono debido a su baja electronegatividad, luego éste queda rodeado por los demás átomos de las otras moléculas. En moléculas compuestas por varios átomos de un mismo elemento y un átomo de otro elemento distinto, éste último se utiliza como el átomo central, lo cual se representa en este diagrama con 4 átomos de hidrógeno y uno de silicio. El hidrógeno también es un elemento exceptuante, puesto que no debe ir como átomo central.
¿En qué consiste el modelo de Lewis?en todo el mundo los elementos químicos se representan de la misma forma, no importa el idioma que se hable si vemos el símbolo Li, sabemos que estamos ablando del litio. Esto se conoce como leguaje químico y es muy útil para abreviar la representación matemática de las reacciones como has visto en otros temas. Como se mencionó antes, los electrones de los últimos niveles de energía son muy importantes en química y de ahí la necesidad de representarlos. Una manera de hacerlo es por medio de modelo de Lewis, el cual consiste en escribir el símbolo del elemento y alrededor de este número de puntos igual que el número de electrones que se encuentran en el último nivel de energía (electrones de valencia). Por ejemplo, el litio tiene un solo electrón en su último nivel de energía, por lo que se representa como Li el símbolo del elemento representa el núcleo atómico los puntos, los electrones de valencia.
Modelo atómico de Bohr
Postulados de BohrNeils Bohr, que los electrones giran a grandes velocidades alrededor del núcleo atómico, esta forma los electrones están ubicados en órbitas circulares, las cuales determinan diferentes niveles de energía.Bohr se basó en el átomo de hidrógeno para realizar el modelo, el intentaba realizar un modelo atómico capaz de explicar la estabilidad de la materia y los espectros de emisión que se observan en los gases. Describió el átomo de hidrógeno con un protón en el núcleo, y girando a su alrededor un electrón. La regla del octeto Dice que la tendencia de los átomos de los elementos es completar sus últimos niveles de energía con una cantidad de electrones tal que adquiere una configuración semejante a la de un gas noble, es decir, con 8 electrones.La regla del octeto es muy útil para la explicación de la formación de enlaces entre los átomos.
¿Cómo se enlazan los átomos para formar moléculas?
En sus investigaciones, los químicos han observado que los gases nobles, como el neón y el argón son químicamente muy estables. Puede suponerse que esta estabilidad se debe a que tiene 8 electrones en su último nivel de energía. La gran mayoría de los elementos químicos no se encuentran libre en la naturaleza forman parte de diversas sustancias. Por ejemplo, el cloro no se encuentra en forma de átomos (Cl), si no de moléculas (Cl2). Esto se representa con el modelo de Lewis.
Gilbert Newton Lewis
En 1916 Gilbert Newton Lewis propuso que el enlace covalente entre átomos se produce por compartición de pares de electrones, mecanismo por el que cada uno individualmente podría alcanzar ocho electrones en su capa más externa.El fundamento de este principio hay que buscarlo en la denominada regla del octeto, consecuencia del desarrollo del modelo de Bohr y del descubrimiento de los gases nobles, sustancias de notable inercia química y ocho electrones en su capa de valencia.Para alcanzar el octeto electrónico los átomos pueden compartir más de un par de electrones (enlace simple), dando lugar a enlaces múltiples. Se denomina orden o multiplicidad de enlace al número de pares de electrones compartidos. Las estructuras de Lewis son representaciones en las que mediante puntos o guiones se indica la distribución de electrones de valencia (enlazados o solitarios) en los átomos de las moléculasTeoría ácido-base de LewisGilbert Newton Lewis químico estadounidense que en 1938 formuló la teoría del enlace covalente donde propuso que no todas las reacciones ácido-base implican transferencia de protones, pero sin embargo forman siempre un enlace covalente dativo.
Propuso la escritura de fórmulas utilizando puntos para resaltar los electrones.
Ácido: Sustancia que puede aceptar un par de electrones de otros grupos de átomos, para formar un enlace covalente dativo. (H+)
Base: Sustancia que tiene pares de electrones libres, capaces de ser donados para formar enlaces covalentes dativos. (OH-)
El ácido debe tener su octeto de electrones incompleto y la base debe tener algún par de electrones solitarios. La reacción de un ácido con una base de Lewis da como resultado un compuesto de adición.
Ejemplo: Estructura de Lewis para el ion nitrito
La fórmula del ion de nitrito es NO2-
Pasó uno: Escoger el átomo central. Existe sólo un átomo de nitrógeno, y es el átomo con menos electronegatividad, por lo que éste se convertirá en nuestro átomo central.
Pasó dos: Contar los electrones de valencia. El nitrógeno posee 5 electrones de valencia; cada oxígeno posee 6, para un total de (6 x 2) + 5 = 17. El ion posee una carga de -1, lo que nos indica un electrón extra, por lo que el número total de electrones es de 18.
Pasó tres: Ubicar los pares electrónicos. Cada oxígeno debe ser enlazado al nitrógeno, que usa cuatro electrones, dos en cada enlace. Los 14 electrones restantes deben ser ubicados inicialmente como 7 pares solitarios. Cada oxígeno debe tomar un máximo de 3 pares solitarios, dándole a cada oxígeno 8 electrones, incluyendo el par del enlace. El séptimo par solitario debe ser ubicado en el átomo de nitrógeno.
Paso cuatro: Cumplir la regla del octeto. Ambos átomos de oxígeno poseen 8 electrones asignados a ellos. El átomo de nitrógeno posee sólo 6 electrones asignados. Uno de los pares solitarios de uno de los oxígenos debe formar un doble enlace, y ambos átomos se unirán por un doble enlace. Puede hacerse con cualquiera de los dos oxígenos. Por lo tanto, debemos tener una estructura de resonancia.
Paso cinco: Dibujar la estructura. Las dos estructuras de Lewis deben ser dibujadas con un átomo de oxígeno doblemente enlazado con el átomo de nitrógeno. El segundo átomo de oxígeno en cada estructura estará enlazado de manera simple con el átomo de nitrógeno. Ponga los corchetes alrededor de cada estructura, y escriba la carga ( - ) en el rincón superior derecho afuera de los corchetes. Dibuje una flecha doble entre las dos formas de resonancia.
Los subíndices que aparecen en las fórmulas químicas de compuestos covalentes expresan el número de átomos que se combina para formar una molécula y están, por tanto, relacionados con la capacidad de enlace de cada uno de ellos, también llamada valencia química. Según la teoría de Lewis, la configuración electrónica de la capa externa condiciona dicha capacidad y es la responsable del tipo de combinaciones químicas que un determinado elemento puede presentar.Enlaces: Teoria de Lewis
Ante la diversidad de elementos químicos existentes en la naturaleza cabe preguntarse cuál es la razón por la que unos átomos se reúnen formando una molécula y otros no; o de otra manera, por qué no toda molécula o agrupación de átomos imaginable tiene existencia real. Una primera respuesta puede hallarse en la tendencia observada en todo sistema físico a alcanzar una condición de mínima energía. Aquella agrupación de átomos que consiga reducir la energía del conjunto dará lugar a una molécula, definiendo una forma de enlace químico que recibe el nombre de enlace covalente.
Junto con esa idea general de configuración de energía mínima, otros intentos de explicación de este tipo de enlace entre átomos han sido planteados recurriendo a las características fisicoquímicas de las estructuras electrónicas de los átomos componentes.
Ambos átomos, que individualmente considerados tienen siete electrones en su capa externa, al formar la molécula de yodo pasan a tener ocho mediante la comparación del par de enalce .Existen moléculas cuya formación exige la comparación de más de un par de electrones. En tal caso se forma un enlace covalente múltiple. Tal es el caso de la molécula de oxígeno O2:
para cuya formación se comparten dos pares de electrones. Representado cada par de electrones mediante una línea resulta:
que indica más claramente la formación de un doble enlace.En la molécula de nitrógeno N2 sucede algo semejante, sólo que en este caso se han de compartir tres pares de electrones para alcanzar el octete, con la formación consiguiente de un triple enlace:
Esta explicación puede extenderse al caso de las moléculas formadas por átomos de elementos no metálicos diferentes entre sí, tales como HCl o NH3 por ejemplo:
Lewis contempló la posibilidad extrema de que los pares electrónicos de enlace fueran aportados por un sólo átomo. Tal es el caso del ion amonio en el cual el átomo de nitrógeno aporta el par de electrones al enlace con el ion H+:
Este tipo de enlace covalente se denomina coordinado.
Los subíndices que aparecen en las fórmulas químicas de compuestos covalentes expresan el número de átomos que se combina para formar una molécula y están, por tanto, relacionados con la capacidad de enlace de cada uno de ellos, también llamada valencia química. Según la teoría de Lewis, la configuración electrónica de la capa externa condiciona dicha capacidad y es la responsable del tipo de combinaciones químicas que un determinado elemento puede presentar.
Enlace iónico o electro Valente
Cuando el enlace ocurre por transferencia de electrones los átomos que participan provienen de elementos electropositivos (pierden electrones) (metales) y de elementos electronegativos que (ganan electrones) (no metales), hay formación de iones positivos y negativos. A este tipo de enlace se le conoce con el nombre de "Enlace Iónico," en este siempre participan átomos cuya diferencia de electronegatividad es igual o mayor de 1,7 con sus excepciones. Al enlace Iónico también se le conoce con el nombre de enlace electro Valente, debido a que cuando los átomos se enlazan intercambiando electrones, forman fuerzas de atracción electrostáticas (cargas + y cargas – ).
PROPIEDADES DE LOS COMPUESTOS IÓNICOS
1) Son sólidos.
2) Poseen puntos de fusión MUY elevados, mayores de 400° C
3) Conducen electricidad, en disolución acuosa o fundidos contienen partículas con carga móviles (iones).
4) Son solubles en solventes polares, como el agua.
5) Son frágiles, sus cristales se rompen fácilmente si se golpean.
6) Forman estructuras cristalinas iónicas donde se alternan los iones de carga opuesta.
7) Son insolubles en solventes no polares.
Bibliografía
Sofia Elizondo