Estructura de Lewis: diferència entre les revisions

Malgrat que molts àtoms reaccionin guanyant, perdent o compartint electrons fins que han aconseguit una capa de valència amb un octet (8) complet d'electrons, hi ha moltes excepcions a la 'regla de l'octet'. L'hidrogen (H) forma una regla del duet on omple la seva primera (i més exterior) capa amb només dos electrons o la buida completament. Alguns compostos com el triflorur de bor tenen orbitals incomplets mentre que d'altres com l'hexaflorur de sobre tenen capes de valència amb més de vuit electrons.

El nombre total d'electrons representats en una estructura de Lewis és igual a la suma dels nombres dels [[electró de valència|electrons de valència]] de cada àtom individual. Els electrons que no són de valència no estan representats per les estructures de Lewis.

La [[regla de l'octet]] determina que els àtoms amb vuit electrons a la seva capa de valència seran estables, independentment que aquests electrons siguin enllaçants o antienllaçants. La regla s'aplica bé als compostos acidificats. La [[regla dels 18 electrons]] és operativa en àtoms des del període 4, on han d'aconseguir 18 electrons pels seus orbitals i aconseguir una configuració estable que tengui la mateixa configuració electrònica d'un [[gas noble]]. De manera semblant, des del període 6, els àtoms han d'aconseguir 32 electrons per omplir els seus orbitals.

Un cop s'ha determinat el nombre total d'electrons disponibles, els electrons s'han de col·locar a l'estructura. Inicialment, ha de ser col·locats com a parells solitaris: un parell de punts per cada parell d'electrons disponibles. Els parells solitaris han de ser col·locats en àtoms exteriors (diferents a l'hidrogen) fins que cada àtom tengui ''vuit'' electrons en parells enllaçants i solitaris; els parells solitaris extra poden ser col·locats a l'àtom central. Si hi ha dubtes, els parells solitaris poden ser col·locats primer en els àtoms més electronegatius.

Un cop que els parells solitaris s'han col·locat, alguns àtoms, especialment els àtoms centrals, potser no tenguin un octet d'electrons. En aquest cas, els àtoms han de formar un enllaç doble; un parell solitari d'electrons en mou per formar un segon enllaç entre els dos àtoms. Com que el parell enllaçant està compartit entre dos àtoms, l'àtom que originalment tenia el parell solitari encara té l'octet; l'altre àtom té dos electrons més a la seva capa de valència.

Un truc consisteix a comptar electrons de valència, després comptar el nombre d'electrons necessaris per complir la regla de l'octet (o amb l'hidrogen només dos electrons), després prendre la diferència entre aquests dos nombres i la resposta és el nombre d'electrons que han de fer els enllaços. La resta d'electrons només han d'omplir l'octet de la resta d'àtoms.

La càrrega formal d'un àtom és computada com la diferència entre el nombre d'electrons de valència que un àtom neutre tendria i el nombre d'electrons que li pertanyen a l'estructura de Lewis. Els electrons en enllaços covalents es reparteixen per igual entre els àtoms involucrats a l'enllaç. El total de càrregues formals d'un ió ha de ser igual a la càrrega de l'ió, i el total de càrregues formal d'una molècula neutre ha de ser igual a zero.

Per algunes molècules i ions, és difícil determinar quins parells solitaris han de ser moguts per formar dobles o triples enllaços. Aquest és sovint el cas quan múltiples àtoms del mateix tipus envolten l'àtom central, i és especialment comú per ions poliatòmics.

L'ió nitrat (NO₃^-), per tant, ha de formar un enllaç doble entre el nitrogen i un dels oxígens per satisfer la regla de l'octet pel nitrogen. Malgrat tot, com que la molècula és simètrica, no important ''quin'' dels oxígens forma l'enllaç doble. En aquest cas, hi ha tres possibles estructures de ressonància. Expressar la ressonància dibuixant les estructures de Lewis es pot fer o bé dibuixant cada una de les possibles formes de ressonància i col·locant dobles fletxes entre elles o bé fent servir línies discontínues per representar els enllaços parcials.

Quan es comparen estructures de ressonància per a una mateixa molècula, normalment aquelles amb menys càrregues formals contribueixen més a l'híbrid de ressonància. Quan les càrregues formals són necessàries, les estructures de ressonància que tenen càrregues negatives en els elements més electronegatius i càrregues positives en els menys electronegatius estan afavorits.

*'''Tercer pas: Col·loqueu parells iònics.''' Cada oxigen ha d'estar enllaçat amb el nitrogen, que fa servir quatre electrons — dos a cada enllaç. Els altres 14 electrons ha de ser col·locats en principi com a 7 parells solitaris. Cada oxigen ha de tenir un màxim de tres parells d'electrons solitaris, pel que cada oxigen ha de tenir 8 electrons amb el parell enllaçant. El setè parell enllaçant ha d'estar col·locat a l'àtom de nitrogen.

*'''Quart pas: Feu complir la [[regla de l'octet]].''' Ambdós àtoms d'oxigen actualment tenen 8 electrons assignats. L'àtom de nitrogen té només 6 electrons assignats. Un dels parells solitaris de l'àtom d'oxigen ha de formar un enllaç doble. Per tant, tendrem una estructura de ressonància.

*'''Cinquè pas''' S'han de dibuixar dues estructures de Lewis: una per cada àtom d'oxigen doblement enllaçat a l'àtom de nitrogen. El segon àtom d'oxigen en cada estructura serà unit amb un enllaç simple a l'àtom de nitrogen. Col·loqueu claudàtors a cada estructura, i afegiu-hi la càrrega (−) al costat superior dret fora dels claudàtors. Dibuixeu una doble fletxa entre les dues formes de ressonància.

Les estructures químiques poden ser escrites de maneres més compactes, particularment quan mostren molècules orgàniques. En fórmules estructurals condensades, la majoria o fins i tot tots els enllaços covalents poden ser eliminats, amb subíndexs que indiquen el nombre de grups idèntics units a un àtom particular.

Un altre diagrama estructural és la [[fórmula esquelètica]]. En les fórmules esquelètiques, els àtoms de carboni no es representen pel símbol C, sinó pels [[vèrtex (geometria)|vèrtexs]] de les línies. Els àtoms d'hidrogen enllaçats al carboni no es mostren i s'assumeix que tenen quatre enllaços en total, així que els enllaços no dibuixats són, implícitament, àtoms d'hidrogen.