16. Estructuras de Lewis (III)

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Gabriel Alvarado Bustamante
hace 7 años
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1 16. Estructuras de Lewis (III) ( Son todas las estructuras de Lewis creadas igual? Modelo 1. Dos posibles estructuras para el CO 2. Experimentalmente, encontramos que ambos enlaces C O en CO 2 son idénticos. La energía de enlace entre el carbono y el oxígeno en el CO 2 es 804 kj / mol; es decir, se requiere 804 kj para romper un mol de enlaces carbono-oxígeno en CO 2. Preguntas de Pensamiento Crítico 1. Cómo se calculó el número de electrones en las posibles estructuras de Lewis del CO 2? 2. Es cada estructura propuesta en el Modelo 1 una estructura de Lewis valida para el CO 2? Explique por qué si o por qué no. 3. Basándo en los resultados experimentales, cuál de las estructuras de Lewis, I o II, proporciona una mejor descripción de CO 2? Explica tu razonamiento. 1

2 Modelo 2: Carga Formal. Recordemos que el propósito de las estructuras de Lewis es proporcionar un modelo simple el cual hace predicciones sobre la posible estructura molecular. A veces, como hemos visto en CO 2, hay más de una posible estructura de Lewis para una molécula. El concepto de carga formal se ha encontrado útil para determinar la mejor (más útil) estructura de Lewis para una molécula. Las cargas formales se asignan a los átomos en las moléculas según un conjunto de reglas. Específicamente, Carga formal = carga del core - número de electrones asignados Los electrones se asignan de la siguiente manera: 1. Los electrones no enlazantes se asignan al átomo unido. 2. Los electrones compartidos se dividen en partes iguales entre los átomos enlazados. Debido a las reglas anteriores, la suma de las cargas formales en una molécula o ion será igual a la carga total de la molécula o ion. Una estructura de Lewis no se considera completa si no se indican las cargas formales (no se utiliza el "0"). La mejor estructura de Lewis es la (o las si es un híbrido de resonancia) con las menores cargas formales. Cargas formales superiores a ± 1 nunca se encuentran en una buena estructura de Lewis. Ejemplo 1: Para la siguiente estructura de Lewis del agua, H 2 O Carga formal en el oxígeno = +6 (carga del core) - 6 (electrones asignados) = 0 Carga formal en el hidrógeno derecha = +1 (carga del core) - 1 (electrones asignado) = 0 Carga formal en el hidrógeno izquierda = +1 (carga del core) - 1 (electrones asignado) = 0 Todas las cargas formales son cero. El cero de las cargas formales no se escribe en las estructuras de Lewis. Por lo tanto, la estructura de Lewis anterior completa, incluyendo las cargas formales es: 2

3 Ejemplo 2: Para la siguiente estructura de Lewis de monóxido de carbono, CO Carga formal en el oxígeno = 6 (carga del core) - 5 (electrones asignados) = +1 Carga formal en el carbono = 4 (carga del core) - 5 (electrones asignados) = -1 La carga formal se encierra en un círculo y se escribe al lado del símbolo del átomo. Por lo tanto, la estructura de Lewis completa para el monóxido de carbono, CO, es: No hay una estructura Lewis válida que se pueda ser hacer para el CO en la que todas las cargas formales sean cero y se cumpla la regla del octeto. Así, la estructura que se muestra más arriba es la mejor estructura de Lewis para el CO, ya que tiene las cargas formales más bajas posibles y obedece a la regla del octeto. Preguntas de Pensamiento Crítico 4. a) Con base en el concepto de carga formal, cual es la mejor estructura de Lewis de CO 2 (en el Modelo 1) I o II? Explique su razonamiento. b) Explica por qué la opción que elegiste en la parte a) es (o no es), consistente con los datos experimentales. 5. Si la carga neta de una molécula es cero, es necesario que la carga formal de cada átomo en la molécula sea igual a cero Por qué si o por qué no? 6. A continuación se muestran dos estructuras de Lewis para el ácido fórmico. 3

4 a) De acuerdo con el Modelo 2, cuál es la mejor estructura de Lewis? b) La longitud del enlace C O (sin átomos de hidrógeno unidos al de oxígeno) es 124 pm y la longitud C O (con un hidrógeno unido al oxígeno) es 131 pm. Explica si está o no de acuerdo con tu respuesta a la parte a. 7. Haz una lista de comprobación que se puedan utilizar para determinar si una estructura de Lewis es correcta y que es la mejor estructura de Lewis. Ejercicios 1. Algunas de las siguientes estructuras de Lewis no tienen sus cargas formales. Indica sus cargas formales (excepto el cero) cuando sea necesario. A continuación, utiliza la lista de comprobación (de PPC 7) para verificar que cada estructura de Lewis propuesta es la correcta. 2. La siguiente estructura de Lewis para el CO no tiene carga formal. Explica por qué esta no es una estructura de Lewis válida 3. La estructura de Lewis para el ozono, O 3, es a) Cuál es el orden de enlace O O en la capa de ozono? 4

5 b) La longitud de enlace de un enlace sencillo oxígeno-oxígeno normal es de 148 pm. La longitud de enlace doble oxígeno-oxígeno normal es de 121 pm. Es la longitud de enlace oxígeno-oxígeno en el ozono es de 128 pm, está de acuerdo con estos valores? Explica tu razonamiento. 4. Indica si la siguiente afirmación es verdadera o falsa y explica tu razonamiento. El enlace carbono-nitrógeno en el H 3 CNH 2 es más fácil de romper que el enlace carbono-nitrógeno en el HCN. 5. JN Spencer, GM Bodner, y LH Rickard, Química: Estructura y Dinámica, Cuarta Edición, John Wiley & Sons, Capítulo 4: Problemas: 26, 35, 67abc, 68, 70, 72, 75, Cuál de las siguientes estructuras para el esqueleto del NO 2 es mejor? Explica. a) O N O b) N O O 35. Escribe la estructura de Lewis para los siguientes moléculas que contienen nitrógeno: a) N 2 O b) N 2 O 3 (ON-NO 2 ) 67. Calcula la carga formal sobre el átomo de bromo en las siguientes moléculas: a) HBr b) Br 2 c) HOBr 68. Calcula la carga formal sobre el átomo de nitrógeno en los siguientes iones, moléculas o compuestos. + a) NH3 b) NH 4 c) N2H 4 d) NH Calcula la carga formal sobre los átomos boro y nitrógeno en BF 3, NH 3, y en el F 3 B NH 3 formada cuando los dos gases se combinan. 72. Dibuja dos estructuras correctas para en ClNO y utiliza la carga formal para decidir cuál es la mejor representación. Qué evidencia experimental se podría utilizar para sostener tu elección? 75. Abajo se muestra el esqueleto para las estructuras del ácido nitroso, HNO 2. Cuál es el mejor acomodo de los átomos con base en su carga formal? 133. Cuál de las siguientes estructuras de Lewis puede contribuir a la descripción de la estructura electrónica del HNO 3? Usa la carga formal para racionalizar tus elecciones? (a) Problemas 1. a) Proporciona la mejor estructura de Lewis (incluye las estructuras de resonancia y cargas formales en caso de ser necesario) para el anión acetato, CH 3 COO. Estima la longitud de enlace C O basado en la información proporcionada en PPC 6. b) Cuál es el valor de la orden de enlace carbono-oxígeno en el ión acetato? 5

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