Estructuras de Lewis

Una estructura de Lewis es una representación bidimensional de una molécula que muestra los electrones de valencia de cada átomo como pares enlazantes (líneas entre átomos) o pares solitarios no enlazantes (puntos sobre átomos individuales). El procedimiento sigue un algoritmo de cuatro pasos: contar todos los electrones de valencia (por ejemplo, el agua tiene 2+6 = 8), conectar los átomos con enlaces simples, distribuir los electrones restantes como pares solitarios para satisfacer la regla del octeto en cada átomo (o el doblete en el hidrógeno), y convertir pares solitarios en enlaces múltiples donde sea necesario para completar todos los octetos. La estructura de Lewis del agua coloca dos enlaces O-H simples y dos pares solitarios sobre el oxígeno, contabilizando los 8 electrones de valencia. El amoniaco (NH3) tiene tres enlaces N-H y un par solitario sobre el nitrógeno; dicho par solitario explica la basicidad del amoniaco y su geometría molecular piramidal una vez que se incorpora la repulsión de pares solitarios mediante la teoría VSEPR.

Los enlaces múltiples surgen cuando los pares solitarios deben convertirse en enlaces para satisfacer los octetos. En el CO2, el carbono parte únicamente con 4 electrones provenientes de dos enlaces simples con los oxígenos, quedando dos electrones por debajo del octeto; convertir un par solitario de cada oxígeno en un enlace pi genera dos dobles enlaces C=O, satisfaciendo los tres átomos. El nitrógeno molecular (N2) requiere un triple enlace (orden de enlace 3, longitud de enlace 110 pm, energía de enlace 945 kJ/mol) porque los enlaces simples y dobles dejan el nitrógeno sin alcanzar el octeto. Esta energía de enlace extraordinariamente alta explica la gran inercia química del N2 y por qué la fijación del nitrógeno por las enzimas nitrogenasas requiere 16 ATP por molécula. El metano (CH4) ilustra el caso más sencillo: cuatro enlaces simples C-H, ningún par solitario sobre el carbono, todos los octetos (y los dobletes del H) satisfechos, con un ángulo de enlace de 109,5 grados en tres dimensiones.