Cargos formales en estructuras de Lewis
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Habilidades para Desarrollar
- Determinar e ilustrar los cargos formales para las estructuras de Lewis
Cuando dibujas estructuras de Lewis, a veces los electrones se comparten de una manera que parece “injusta”. Por ejemplo, en (CH 3) 3 NO, para dar N 8 electrones (y no más, ya que N no puede tener más de 8), hay que dibujar un enlace sencillo al oxígeno. Si imaginas una reacción entre (CH 3) 3 N y un átomo de oxígeno, ambos electrones que forman el enlace a O provienen de N (el antiguo par solitario). (Este es un raro ejemplo de una reacción que es tanto una reacción ácido-base de Lewis como una reacción redox). Sin embargo, una vez que se hace el enlace, estos electrones se comparten. Si imaginas que se comparten por igual, entonces hay un solo cargo positivo en N y un cargo negativo en O. Estos se llaman cargos formales.
¿Cómo se diferencian las cargas formales de los números de oxidación?
Quizás recuerdes los números de oxidación de la discusión anterior sobre la química redox. Los números de oxidación se encuentran asumiendo que los electrones de unión son enteramente propiedad del átomo que tira más fuerte. Las cargas formales, en contraste, se calculan asumiendo que los electrones de enlace se comparten de manera uniforme entre los dos átomos. La verdad suele estar en algún punto intermedio. Tanto los cargos formales como los números de oxidación se utilizan para fines de “contabilidad” o conteo. No te dicen mucho sobre la posición real de los electrones en el enlace.
¿Cómo debe encontrar cargos formales?
Para encontrar cargas formales en una estructura de Lewis, por cada átomo, se debe contar cuántos electrones “posee”. Contar todos sus electrones de par solitario, y la mitad de sus electrones de unión. La diferencia entre el número de electrones de valencia del átomo y el número que posee es la carga formal. Por ejemplo, en NH 3, N tiene 1 par solitario (2 electrones) y 3 enlaces (6 electrones en total, así que cuenta 6/2 =3), por lo que posee 5 electrones, que es lo mismo que el número de electrones de valencia. El cargo formal es 0. Por cada átomo de H, tiene 1 enlace y por lo tanto 1 electrón, por lo que su carga formal también es 0. Esto es bueno, porque todas las cargas formales de cada átomo deben sumar a la carga total sobre la molécula o ión. Para el ion amonio, NH 4 +, cada H sigue siendo 0. Ahora N tiene 4 enlaces y no hay pares solitarios, por lo que posee 4 electrones. 5 - 4 = +1, entonces N tiene una carga +1. Esto coincide con la carga +1 de todo el ion.
¿Qué Necesitas Hacer con los Cargos Formales?
Cuando escribes estructuras de Lewis, debes incluir cargos formales junto a cada átomo con una carga formal que no sea 0. (Por lo general, haces un círculo sobre la carga para que quede claro.) Esto también puede ayudarte a saber qué estructuras de Lewis son buenas. Por lo general, las cargas formales negativas deben estar en átomos que tiran fuertemente los electrones (como O o F, elementos de la parte superior derecha de la tabla periódica que tienen altas energías de ionización y altas afinidades de electrones). Las cargas formales positivas deberían estar sobre elementos que tiran menos electrones. Los grandes cargos formales (más de 2) suelen ser malos. Y es mejor tener cargos formales opuestos uno al lado del otro (así obtienes un “enlace iónico” formal), y como cargos formales más alejados unos de otros.
Enlaces externos
Colaboradores y Atribuciones
Emily V Eames (City College of San Francisco)