VOLVER A LOS ARTÍCULOSEl químico y físico Gilbert Newton Lewis fue quién ideó una forma de esquematizar los electrones externos en los elementos representativos. Estos electrones se encuentran en el último nivel de energía y son aquellos que intervienen en las reacciones químicas.
La mayoría de los elementos se encuentran en la naturaleza formando compuestos. Durante mucho tiempo los científicos se preguntaban cómo sucedían estas uniones, hasta que el desarrollo de la tabla periódica permitió identificar las configuraciones electrónicas y de esta forma comprender cómo se forman las sustancias. Los electrones exteriores se denominan electrones de valencia y son aquellos que intervienen en los enlaces químicos.
Los electrones de valencia son conocidos también como número de valencia, que es un número natural (1,2,3,…). Es el número de electrones perdidos o ganados por determinado elemento cuando la unión es iónica, o el número de electrones compartidos cuando la unión es covalente.
Los números de oxidación representan la carga eléctrica formal, por lo tanto puede ser positiva o negativa. Se establece para un átomo cuando éste se encuentra formando un compuesto. No representan la carga eléctrica real de los átomos.
Por lo tanto, valencia y números de oxidación suelen usarse como sinónimos, pero en forma estricta no lo son.
Este estudio se centra en los elementos representativos, dado que los elementos de transición tienen algunas particularidades. Los elementos representativos son los grupos:
- Metales alcalinos (1/1A)
- Metales alcalinotérreos (2/IIA)
- Familia del boro (13/IIIA)
- Familia del carbono (14/IVA)
- Familia del nitrógeno (15/VA)
- Calcógenos (16/VIA)
- Halógenos (17/VIIA)
- Gases nobles (18/VIIIA)
Antes se los asignaba con números romanos y la letra A, dejando para los elementos de transición la letra B. En la tabla periódica se indica su ubicación.
regla del octeto
Los elementos que poseen su último nivel de energía completo son poco reactivos y se los considera estables, es el caso de los gases nobles. Estos gases poseen ocho electrones en su última capa, con excepción del helio que tiene dos. A principios del siglo XX, el físico y químico Gilbert N. Lewis supuso que los átomos para estabilizarse ceden, captan o comparten electrones con otros átomos y dan lugar a la regla del octeto.
“Los átomos de los elementos se unen entre sí compartiendo o transfiriendo electrones, para adquirir de este modo la configuración externa de los átomos del gas noble más próximo (en la tabla periódica). De esta forma logran estabilizarse”.
Existen algunas excepciones, como el fósforo, el azufre, el selenio y el silicio.
Además de este postulado, Gilbert Lewis propuso una manera de representar los átomos en las uniones químicas. Se escribe el símbolo del elemento y se lo rodea por los electrones de valencia utilizando puntos y cruces.
estructuras o símbolos de lewis
Cada elemento del compuesto se representa por puntos o cruces, distribuidos simétricamente alrededor del símbolo.
¿Cómo identificar cuántos puntos dibujar?
Una de las formas de saber cuántos puntos o cruces colocar, es conocer la configuración electrónica externa. Por ejemplo:
| SÍMBOLO DEL ELEMENTO | CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA (C.E) | CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA EXTERNA (C.E.E) |
| Na | 1s22s22p63s1 | 3s1 |
| Si | 1s22s22p63s23p2 | 3s23p2 |
| Cl | 1s22s22p63s23p5 | 3s23p5 |
La configuración electrónica externa corresponde al último nivel de energía, en los ejemplos de la tabla el último nivel de energía es el 3, por lo tanto se deben contar los electrones totales que se encuentran en dicho nivel.
El Na tiene una configuración para sus electrones externos 3s1 , esto significa que posee un solo electrón disponible para realizar la unión química.
El Si tiene una C.E.E. 3s23p2 , es decir, que en el nivel 3 contiene 4 electrones (se cuentan los superíndices).
Con el mismo criterio se puede identificar la cantidad de electrones que posee el Cl para combinarse con otro elemento.
En los elementos representativos, la cantidad de electrones que pueden combinarse para formar compuestos corresponde al número del grupo (en números romanos) al cual pertenece el elemento. En los ejemplos anteriores serían:
Na: grupo 1/IA
Si: grupo 14/IVA
Cl: grupo 17/VIIA
Tanto con el grupo como con la configuración electrónica se puede obtener la información para realizar las estructuras de Lewis.
estructuras de lewis para compuestos iónicos
Los enlaces iónicos se producen con metales que forman fácilmente cationes y no metales que forman aniones. Ejemplo:
El Cl tiene 7 electrones en su último nivel de energía y el Na cuenta con 1 electrón para realizar el enlace. Para alcanzar el equilibrio, el Na cede un electrón al cloro, quedando ambos con 8 electrones en su nivel exterior.
Al recibir 1 electrón, el cloro queda cargado negativamente, por lo tanto se convierte en un anión, mientras que el sodio adquiere la configuración de un catión que se corresponde con la configuración del gas noble más cercano (Ne). De este modo, el sodio también tiene ocho electrones en su último nivel de energía.
C.E. Na: 1s22s22p63s1
C.E. Na+: 1s22s22p6 (el catión sodio, Na+, cuenta con 8 electrones en su última capa, que corresponde al nivel 2 de energía)
C.E. Na+ = C.E. Ne = 1s22s22p6 El catión sodio adquiere la configuración del gas noble más cercano.
El anión cloro adquiere la configuración del argón que es el gas noble más cercano a éste.
C.E. Cl– = C.E. Ar = 1s22s22p63s23p6
A continuación se expresa lo antedicho formalmente, es decir, mediante ecuaciones químicas:
La unión de sodio y cloro da como resultado cloruro de sodio, un compuesto iónico cuya estructura de Lewis es:
estructuras de lewis para compuestos covalentes
En estos compuestos, los átomos comparten electrones para adquirir la configuración electrónica del gas noble más cercano. Se da en combinaciones de elementos no metálicos.
Las uniones covalentes pueden ser:
- Simples: cada átomo comparte un electrón.
- Dobles: cada átomo comparte dos electrones.
- Triples: cada átomo comparte tres electrones.
Cuando las uniones son covalentes se cuentan los electrones compartidos más los no compartidos en cada átomo, y la suma debe ser cinco para aquellos que cumplen la regla del octeto (recordar que existen excepciones).
Los pares de átomos compartidos se representan con líneas, lo que da lugar a la fórmula desarrollada del compuesto. Siendo los tres casos anteriores:
- Cl-Cl
- O=O
- N≡N
Los compuestos covalentes pueden ser formados por el mismo elemento o por distintos elementos, como es el caso del dióxido de carbono:
El oxígeno tiene 6 electrones de valencia y el carbono 4. Como son elementos distintos, se representan los electrones de oxígenos con puntos y los electrones del carbono cruces, con el fin de diferenciarlos.
Se puede apreciar que hay dos pares de electrones compartidos entre cada oxígeno y el carbono central. Por lo tanto la fórmula desarrollada es:
O=C=O
a practicar lo aprendido
- Escribir las estructuras de Lewis para los siguientes compuestos iónicos.
a) MgO
b) Na2O
2. Escribir las estructuras de Lewis para los siguientes compuestos covalentes.
a) F2O
b) H2O
respuestas
1.
a) 
b) 
La fórmula indica que hay dos átomos de Na, cada uno de ellos aporta un electrón.
2.
a) 
b) 