Símbolos y estructuras de Lewis - Parte II

CADMIO

4 Dec 202009:43

Summary

TLDREn este curso sobre estructuras de Lewis, se explica cómo usar las cargas formales para decidir entre diferentes estructuras posibles de compuestos covalentes. A través de ejemplos como el fosfato y el monóxido de nitrógeno, se enseña cómo calcular las cargas formales y cómo interpretarlas para elegir la estructura más estable. Se destaca la importancia de las estructuras resonantes, que explican la deslocalización de electrones en moléculas. Finalmente, se refuerza la idea de que, aunque las estructuras de Lewis sean útiles, siempre deben alinearse con datos experimentales para una comprensión precisa de la estabilidad molecular.

Takeaways

😀 El curso se enfoca en estudiar las estructuras de Lewis de compuestos covalentes utilizando las cargas formales como herramientas para decidir entre varias estructuras para un mismo compuesto.
😀 El fósforo, al ser un elemento del tercer periodo, puede aceptar más de 8 electrones alrededor de su núcleo debido a la existencia de la subcapa 3d vacía.
😀 Las cargas formales de los átomos se calculan restando los electrones de valencia menos la suma de un medio de los electrones enlazados y los pares libres.
😀 En la molécula de amoniaco, tanto el nitrógeno como el hidrógeno cumplen con las reglas del octeto y dueto, respectivamente, con cargas formales de cero.
😀 Para el caso de la unión fosfato, existen dos estructuras posibles: una en la que el fósforo cumple con el octeto y otra en la que se considera que el fósforo es hipervalente.
😀 La estructura de Lewis correcta se elige mediante el análisis de las cargas formales, buscando minimizar las cargas y asignando cargas negativas a los átomos más electronegativos.
😀 En el caso de la unión fosfato, se observa que en una estructura el fósforo tiene una carga formal positiva, mientras que los oxígenos tienen carga formal negativa.
😀 La segunda estructura de la unión fosfato, en la que el fósforo es hipervalente, es más estable y se ajusta mejor a los datos experimentales.
😀 Las estructuras resonantes son una mejor representación del compuesto, mostrando la deslocalización de los electrones y cómo todos los enlaces fósforo-oxígeno tienen una longitud intermedia entre enlaces sencillos y dobles.
😀 El monóxido de nitrógeno (N2O) presenta tres estructuras resonantes, y aunque la estructura de Lewis es estable, no siempre coincide con la disposición real de los átomos según los datos experimentales.

Q & A

¿Qué es una estructura de Lewis y cómo se utiliza en el estudio de compuestos covalentes?
-Una estructura de Lewis es una representación gráfica de cómo se distribuyen los electrones en una molécula o ion. Se utiliza para mostrar los enlaces entre átomos y los pares de electrones no enlazados. En compuestos covalentes, ayuda a visualizar cómo los átomos comparten electrones para cumplir con la regla del octeto.
¿Qué son las cargas formales y cómo se calculan?
-Las cargas formales son una herramienta para determinar la distribución de carga en una molécula, bajo el supuesto de que todos los átomos tienen la misma electronegatividad. Se calculan usando la fórmula: Carga formal = (Electrones de valencia) - (Electrones de enlace) - (Pares libres), donde los electrones de enlace se dividen equitativamente entre los átomos.
¿Por qué es posible que el fósforo en la molécula de fosfato (PO₄³⁻) tenga más de 8 electrones a su alrededor?
-El fósforo puede tener más de 8 electrones porque está en el tercer periodo de la tabla periódica, lo que le permite utilizar la subcapa 3d vacía para aceptar electrones adicionales, permitiendo así que sea hipervalente.
¿Cómo se calcula la carga formal de un átomo en una molécula?
-La carga formal se calcula restando los electrones de enlace (divididos entre los átomos unidos) y los pares libres de electrones del átomo, del número de electrones de valencia del átomo en estado libre.
¿Cuáles son los criterios para elegir la estructura de Lewis más estable?
-Se debe elegir la estructura en la que las cargas formales sean lo más pequeñas posible, preferentemente con cargas negativas en los átomos más electronegativos y cargas positivas en los átomos menos electronegativos.
¿Qué diferencia existe entre las dos estructuras de Lewis propuestas para la molécula de fosfato (PO₄³⁻)?
-En una estructura, todos los átomos de oxígeno cumplen con la regla del octeto, mientras que en la otra, el fósforo es hipervalente, aceptando más de 8 electrones. La primera estructura es más estable debido a que minimiza las cargas formales.
¿Qué son las estructuras resonantes y por qué son importantes?
-Las estructuras resonantes son representaciones alternativas de una molécula que muestran cómo los electrones pueden distribuirse de diferentes maneras sin cambiar la geometría molecular. Son importantes porque ayudan a explicar la deslocalización de electrones, como en el caso de los enlaces entre fósforo y oxígeno en el fosfato.
¿Cómo se representa el híbrido de resonancia en la molécula de fosfato?
-El híbrido de resonancia se representa con enlaces sencillos y dobles alternados entre los átomos de oxígeno y fósforo. Esto indica que los enlaces no son estrictamente sencillos o dobles, sino que tienen una longitud intermedia debido a la deslocalización electrónica.
¿Qué experimentos se realizaron para confirmar la estructura de fosfato y qué resultados se obtuvieron?
-Se observó experimentalmente que las longitudes de los enlaces fósforo-oxígeno son iguales, lo que indica un intermedio entre un enlace sencillo y uno doble, confirmando la existencia de resonancia y la distribución uniforme de los enlaces.
¿Por qué se descarta una de las estructuras de Lewis para el monóxido de nitrógeno (N₂O)?
-Se descarta una de las estructuras porque no minimiza las cargas formales de manera efectiva. En la estructura más estable, la carga negativa se coloca sobre el átomo de oxígeno, que es el más electronegativo, lo que hace que la distribución de cargas sea más favorable.