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Iones, configuración de Lewis y regla del octeto

📄 ejercicios quimica 🎓 bachillerato · 2° BGU Ecuador 🇪🇨 EC 🗣 Español

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Respuesta rápida

3.a Ion positivo (cation Na⁺): pierde 1 electrón, quedan 11 protones y 10 electrones. 3.b Ion negativo (anión N³⁻): gana 3 electrones y completa 8 en la capa externa. 4. Li·, ·C·(4), O(6), Ne(8), Na·, Cl(7). 5.i El modelo muestra los electrones de valencia y predice el tipo de enlace. 5.ii Los átomos buscan 8 electrones externos para estabilizarse.

📚 exercise quimica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 6 min lectura

Solución — Página 61

Quimica 2° · 2024

Ejercicio 3

Observo los esquemas e identifico si se trata de un ion positivo o negativo, argumentando la respuesta.

Parte 3.a

Na − 1 electrón = [Na] − 1 electrón

El átomo de sodio (Na) tiene configuración $1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}\,3s^{1}$ , es decir, 1 electrón en su capa externa (capa de valencia $n=3$ ).
El esquema indica que el átomo pierde 1 electrón: $\text{Na} \rightarrow \text{Na}^{+} + e^{-}$ .
Al perder ese electrón, el ion conserva el número atómico $Z=11$ pero pasa a tener $11-1=10$ electrones: hay más protones ( $+11$ ) que electrones ( $-10$ ).
El exceso de carga positiva es de $+11-10=+1$ .
El ion resultante es el cation sodio, $\text{Na}^{+}$ , y su configuración electrónica es igual a la del neón: $1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{6}$ , con el octeto completo.

Respuesta

Es un ion positivo (cation): $\text{Na}^{+}$ . Se forma porque el átomo pierde 1 electrón de valencia y, al haber más protones que electrones, queda con carga $+1$ .

Parte 3.b

N + 3 electrones = [ion] + 3 electrones

El átomo de nitrógeno (N, $Z=7$ ) tiene configuración $1s^{2}\,2s^{2}\,2p^{3}$ y 5 electrones en la capa externa (el esquema muestra 5 puntos alrededor del símbolo N).
El esquema indica que el átomo gana 3 electrones: $\text{N} + 3e^{-} \rightarrow \text{N}^{3-}$ .
El ion queda con $7+3=10$ electrones frente a 7 protones: $7-10=-3$ .
El número de electrones de la capa externa pasa de 5 a $5+3=8$ , es decir, se completa el octeto (configuración del neón).
El exceso de carga negativa hace que la carga total sea $-3$ .

Argumento general: si el átomo pierde electrones la carga resulta positiva (cationes, metales); si gana electrones la carga resulta negativa (aniones, no metales).

Respuesta

Es un ion negativo (anión): $\text{N}^{3-}$ . Se forma porque el átomo gana 3 electrones hasta completar 8 en su capa externa y, al haber más electrones que protones, queda con carga $-3$ .

Ejercicio 4

Elijo seis elementos de la tabla periódica y represento cómo se encuentran los electrones en la capa externa de un átomo (estructura de Lewis).

Elijo seis elementos representativos de distintos grupos: litio (Li), carbono (C), oxígeno (O), neón (Ne), sodio (Na) y cloro (Cl).
El número de electrones de valencia coincide con el número del grupo para los elementos $s$ y $p$ (grupo 1 → 1; grupo 14 → 4; grupo 16 → 6; grupo 18 → 8; grupo 17 → 7).
Coloco los puntos (un electrón cada uno) alrededor del símbolo, comenzando por un lado y respetando que no se emparejen hasta ser imprescindible:

Elemento	Grupo	Electrones de valencia	Estructura de Lewis
Li	1	1	$\text{Li}\,\cdot$
C	14	4	$\cdot\dot{\text{C}}\cdot$ (4 puntos, uno por lado)
O	16	6	$\ddot{\text{O}}:$ (2 pares + 2 singletes)
Ne	18	8	$:\ddot{\text{Ne}}:$ (octeto completo)
Na	1	1	$\text{Na}\,\cdot$
Cl	17	7	$:\dot{\text{Cl}}:$ con 3 pares y 1 electrón solo
4. Verifico el conteo: Li 1, C 4, O 6, Ne 8, Na 1, Cl 7; todos coinciden con su posición en la tabla periódica.

Respuesta

Seis elementos representados con sus electrones de valencia: $\text{Li}\cdot$ , $\cdot\dot{\text{C}}\cdot$ , $\ddot{\text{O}}:$ , $:\ddot{\text{Ne}}:$ , $\text{Na}\cdot$ , $:\dot{\text{Cl}}:$ (con 7 electrones en la capa externa).

Ejercicio 5

Considero las representaciones anteriores para responder las preguntas.

Parte 5.i

¿Qué información brinda este modelo con relación a los enlaces químicos?

La estructura de Lewis muestra únicamente los electrones de valencia, que son los que intervienen en la formación de enlaces.
Un átomo con pocos electrones externos (Li, Na: 1) tiende a perderlos y formar iones positivos; uno con casi 8 (Cl: 7) tiende a ganarlos y formar iones negativos.
La tendencia a alcanzar 8 electrones externos explica el enlace iónico (transferencia de electrones, atracción electrostática entre cation y anión, ej. $\text{Na}^{+} + \text{Cl}^{-}$ ) y el enlace covalente (compartición de pares de electrones, ej. $\text{H}:\ddot{\text{O}}:\text{H}$ ).
El modelo también permite predecir la geometría aproximada y la polaridad de las moléculas según los pares libres.

Respuesta orientativa: El modelo indica cuántos electrones de valencia tiene cada átomo y, por tanto, cuántos le faltan o sobran para completar su capa; de ello se deduce si el átomo cederá, aceptará o compartirá electrones, lo que permite distinguir enlaces iónicos (transferencia) de covalentes (compartición) y anticipar la forma y polaridad de las moléculas.

Ejercicio 5

ii ¿A qué se refiere la regla del octeto según la estructura de Lewis?

La regla del octeto establece que los átomos tienden a alcanzar ocho electrones en su capa externa al combinarse.
Esto equivale a la configuración electrónica de los gases nobles ( $\text{Ne}$ , $\text{Ar}$ , $\text{Kr}$ ), que son estables y poco reactivos.
Se logra perdiendo, ganando o compartiendo electrones: $\text{Na}$ pierde 1 (queda con 8 como Ne), $\text{Cl}$ gana 1 (queda con 8 como Ar), y en $\text{O}_2$ cada oxígeno comparte 2 electrones.
Excepciones conocidas: H y He buscan 2 electrones (regla del dueto), y elementos como B o P pueden tener 6 o 10 electrones.

Respuesta orientativa: Se refiere a la tendencia de los átomos a poseer ocho electrones en la capa externa (octeto), igual que los gases nobles, para alcanzar estabilidad; se consigue ganando, perdiendo o compartiendo electrones, y solo tiene excepciones en átomos pequeños (H, He, que buscan 2 electrones).

Contenido de la página

3. Observo los siguientes esquemas e identifico si se trata de un ion positivo o negativo. Argumento mi respuesta.

Primer esquema: Configuración del átomo: Na − 1 electrón → Configuración del ion: = [ Na ] − 1 electrón

Segundo esquema: Configuración del átomo: N + 3 electrón (5 puntos de Lewis) → Configuración del ion: = [ ion ] + 3 electrón (8 puntos de Lewis)

4. Elijo seis elementos de la tabla periódica y represento como los electrones se encuentran en la capa externa de un átomo.

(Espacios en blanco para seis representaciones.)

5. Considero las representaciones de la pregunta anterior para responder las siguientes preguntas:

¿Qué información brinda este modelo con relación a los enlaces químicos?
¿A qué se refiere la regla del octeto según la estructura de Lewis?

Ejemplos resueltos

Determinar la carga del ion formado cuando el magnesio (Mg, Z = 12) pierde 2 electrones.

El Mg tiene 12 protones y 12 electrones (neutro).
Pierde 2 electrones: queda con $12-2=10$ electrones.
Carga: $+12-10=+2$ .
Resulta $\text{Mg}^{2+}$ , cation con octeto completo (configuración del neón).

Tabla

Elemento	Grupo	Electrones de valencia	Estructura de Lewis
Li	1	1	Li·
C	14	4	·Ċ· (4 puntos)
O	16	6	Ö: (2 pares + 2 singletes)
Ne	18	8	:Ne: (octeto)
Na	1	1	Na·
Cl	17	7	:Ċl: con 1 electrón libre

Fórmulas y ecuaciones

$\text{carga del ion}$ = $\text{número de protones}$ - $\text{número de electrones}$

Electrones de valencia = número del grupo (elementos s y p)

$\text{Na}$ $\rightarrow$ $\text{Na}$ $^{+}$ + $e^{-}$

$\text{N}$ + $3e^{-}$ $\rightarrow$ $\text{N}$ $^{3-}$

$\text{Na}@@MATH_0@@^{-}$ $\rightarrow$ $\text{NaCl}$

Z - $e^{-}$ = $\text{carga del ion}$

Glosario (6)

Ion: Átomo o grupo de átomos con carga eléctrica neta por ganar o perder electrones.
Catión: Ion de carga positiva, formado cuando el átomo pierde uno o más electrones.
Anión: Ion de carga negativa, formado cuando el átomo gana uno o más electrones.
Electrones de valencia: Electrones ubicados en la capa externa del átomo; los que participan en los enlaces.
Estructura de Lewis: Representación de un átomo o molécula en la que los electrones de valencia se dibujan como puntos alrededor del símbolo.
Regla del octeto: Tendencia de los átomos a poseer ocho electrones en la capa externa para alcanzar estabilidad.

Preguntas para practicar

¿Qué información brinda la estructura de Lewis con relación a los enlaces químicos?

Muestra cuántos electrones de valencia tiene cada átomo y cuántos le faltan o sobran para completar la capa externa; así se puede saber si el átomo transferirá electrones (enlace iónico) o los compartirá (enlace covalente), e incluso predecir la geometría y polaridad de la molécula.

¿A qué se refiere la regla del octeto según la estructura de Lewis?

A la tendencia de los átomos a poseer ocho electrones en su capa externa, igual que los gases nobles, para alcanzar estabilidad; se logra ganando, perdiendo o compartiendo electrones, con excepciones en H, He (dueto) y algunos elementos con más u ocho electrones.

Temas y conceptos clave

Iones positivos y negativosEstructuras de Lewis (electrones de valencia)Regla del octetoEnlace químicocationaniónelectrones de valenciaestructura de Lewisregla del octetotransferencia de electronescompartición de electrones

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