1.6 : Estructuras de Lewis y cargas formales

Los símbolos de Lewis se pueden utilizar para indicar la formación de enlaces covalentes, que se muestran en las estructuras de Lewis: dibujos que describen los enlaces en moléculas e iones poliatómicos. La tabla periódica se puede utilizar para predecir la cantidad de electrones de valencia en un átomo y la cantidad de enlaces que se formarán para alcanzar un octeto. Los elementos del grupo 18, como el argón y el helio, tienen configuraciones electrónicas llenas y, por lo tanto, rara vez participan en enlaces químicos. Sin embargo, los átomos del grupo 17, como el bromo o el yodo, sólo necesitan un electrón para alcanzar el octeto. Por tanto, los átomos que pertenecen al grupo 17 pueden formar un enlace covalente único. Los átomos del grupo 16 necesitan dos electrones para alcanzar un octeto; por tanto, pueden formar dos enlaces covalentes. De manera similar, el carbono, que pertenece al grupo 14, necesita cuatro electrones más para alcanzar un octeto; por tanto, el carbono puede formar cuatro enlaces covalentes.

Considere la estructura de Lewis de la molécula de cloro:

La estructura de Lewis indica que cada átomo de Cl tiene tres pares de electrones que no se utilizan en el enlace (llamados pares libres) y un par de electrones compartido (escrito entre los átomos). A veces se utiliza un guión (o línea) para indicar un par de electrones compartido:  Cl–Cl

Un único par de electrones compartido se llama enlace simple. Cada átomo de Cl interactúa con ocho electrones de valencia: los seis en los pares libres y los dos en el enlace simple. Sin embargo, es posible que un par de átomos necesite compartir más de un par de electrones para lograr el octeto requerido.

Un doble enlace se forma cuando se comparten dos pares de electrones entre un par de átomos, como entre los átomos de carbono y oxígeno en el CH₂O (formaldehído).

Un triple enlace se forma cuando un par de átomos comparte tres pares de electrones, como en el monóxido de carbono (CO).

La carga formal de un átomo en una molécula es la carga hipotética que tendría el átomo si los electrones en los enlaces estuvieran distribuidos uniformemente entre los átomos. La carga formal se puede calcular restando la suma del número de electrones no enlazantes y el número de enlaces de un átomo (o la mitad del número de electrones enlazantes) del número de electrones de valencia del átomo neutro:

Carga formal = # electrones de la capa de valencia (átomo libre) − # pares de electrones libres − # enlaces

Los cálculos de los cargos formales se pueden verificar determinando la suma de los cargos formales para toda la estructura. La suma de las cargas formales de todos los átomos de una molécula neutra debe ser cero; la suma de las cargas formales de un ion debe ser igual a la carga del ion. Recuerde que la carga formal calculada para un átomo no es la carga real del átomo en la molécula. El cargo formal es sólo un procedimiento contable útil; no indica la presencia de cargos reales.