Definición y Representación de Moléculas

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Las moléculas, compuestas por átomos enlazados químicamente, tienen propiedades distintivas y se representan mediante fórmulas químicas. La regla del octeto guía la estabilidad atómica, aunque con excepciones. Las estructuras de Lewis visualizan los electrones de valencia y los enlaces, esenciales para entender la covalencia y la formación de enlaces iónicos. Un método de cuatro pasos facilita la creación de estas estructuras para moléculas complejas.

Resumen

Esquema

Definición y Representación de Moléculas

Una molécula es una entidad química compuesta por dos o más átomos enlazados químicamente, que pueden ser del mismo elemento o de diferentes elementos, y que posee propiedades químicas distintivas. Por ejemplo, la molécula de oxígeno (O2) consiste en dos átomos de oxígeno unidos y es la forma predominante de oxígeno en la atmósfera terrestre. El monóxido de carbono (CO), por otro lado, es una molécula formada por un átomo de carbono y uno de oxígeno. Las moléculas se representan comúnmente mediante fórmulas químicas, como la fórmula molecular que indica la cantidad y el tipo de átomos (ejemplo: H2O para el agua), la fórmula estructural que muestra la disposición espacial de los átomos y los enlaces entre ellos, y la estructura de Lewis, que destaca los electrones de valencia y los enlaces químicos, representando los electrones de valencia con puntos o pares de puntos alrededor de los símbolos de los elementos.

Estructura molecular tridimensional con esferas de colores rojo, blanco, negro y azul unidas por varillas grises sobre fondo neutro.

La Regla del Octeto y Estabilidad de los Átomos

Los átomos tienden a formar enlaces para lograr una configuración electrónica más estable, similar a la de los gases nobles. La regla del octeto establece que un átomo es más estable cuando tiene ocho electrones en su capa de valencia, como es el caso de los gases nobles, que se encuentran en el grupo 18 de la tabla periódica y son conocidos por su baja reactividad química. El helio es una excepción notable, ya que su estabilidad se logra con una capa de valencia completa de solo dos electrones. Aunque la regla del octeto es una guía útil, no se aplica universalmente, y hay excepciones, particularmente con elementos que tienen capas de valencia incompletas o con aquellos que pueden tener más de ocho electrones en su capa de valencia, como algunos elementos de transición y los del tercer periodo en adelante.

Estructuras de Lewis para Representar Moléculas

Las estructuras de Lewis son representaciones visuales que muestran los electrones de valencia de los átomos y cómo estos se comparten o transfieren para formar enlaces. Los electrones de valencia se representan como puntos alrededor de los símbolos de los elementos, y los enlaces covalentes se indican mediante pares de puntos compartidos o líneas entre los átomos. Para determinar el número de electrones de valencia de un átomo, se puede referir a su grupo en la tabla periódica: los elementos del grupo 1 tienen un electrón de valencia, los del grupo 2 tienen dos, y así sucesivamente hasta el grupo 18. Las estructuras de Lewis son herramientas esenciales para entender la formación de enlaces covalentes, donde los electrones se comparten entre átomos, en contraste con los enlaces iónicos, que implican la transferencia completa de electrones de un átomo a otro.

Enlaces Iónicos y Covalentes en las Estructuras de Lewis

Los enlaces iónicos ocurren cuando un átomo dona uno o más electrones a otro átomo, resultando en la formación de iones con cargas opuestas que se atraen entre sí, como en el caso del cloruro de sodio (NaCl), donde el sodio (Na) cede un electrón al cloro (Cl). En las estructuras de Lewis, los enlaces iónicos se representan mostrando los iones con sus respectivas cargas. Por otro lado, los enlaces covalentes se forman cuando dos átomos no metálicos comparten uno o más pares de electrones para alcanzar la estabilidad electrónica, como se observa en la molécula de bromo (Br2), donde cada átomo de bromo comparte un electrón para cumplir con la regla del octeto. Las estructuras de Lewis son particularmente útiles para ilustrar estos enlaces covalentes y para predecir la geometría molecular.

Método de Cuatro Pasos para Estructuras de Lewis

Para dibujar estructuras de Lewis de manera sistemática, se puede seguir un método de cuatro pasos. Primero, se calcula la suma total de electrones de valencia de todos los átomos en la molécula. Segundo, se determina el número de electrones que cada átomo necesita para alcanzar una configuración de gas noble y se suman estos valores. Tercero, se resta el total de electrones de valencia del paso uno del número de electrones necesarios para la estabilidad del paso dos, obteniendo así el número de electrones que se utilizarán en la formación de enlaces. Cuarto, se resta el número de electrones de valencia del total de electrones que formarán enlaces para determinar los electrones no enlazantes, que permanecerán como pares solitarios. Este procedimiento ayuda a construir estructuras de Lewis precisas para moléculas complejas, asegurando que todos los átomos alcancen la estabilidad electrónica de acuerdo con la regla del octeto o la configuración más estable para ellos.