Represento las moléculas N–O–F–Cl utilizando el diagrama de Lewis. A continuación, respondo y explico: ¿cuántos electrones de valencia comparten para formar una molécula?
Paso 1: Electrones de valencia de cada átomo
- Nitrógeno (N, grupo 15): 5 electrones de valencia.
- Oxígeno (O, grupo 16): 6 electrones de valencia.
- Flúor (F, grupo 17): 7 electrones de valencia.
- Cloro (Cl, grupo 17): 7 electrones de valencia.
Cada uno de estos átomos tiende a completar su octeto (regla del octeto), es decir, a alcanzar 8 electrones en su nivel más externo, como los gases nobles.
Paso 2: Diagrama de Lewis de los átomos libres
| Átomo | e⁻ de valencia | Distribución (pares y electrones desapareados) |
|---|---|---|
| N | 5 | 1 par no enlazante + 3 electrones desapareados |
| O | 6 | 2 pares no enlazantes + 2 electrones desapareados |
| F | 7 | 3 pares no enlazantes + 1 electrón desapareado |
| Cl | 7 | 3 pares no enlazantes + 1 electrón desapareado |
Representación (los puntos son electrones de valencia):
N: .. . (2 + 1 + 1 + 1 = 5 e⁻)
.
O: .. .. (2 + 2 + 1 + 1 = 6 e⁻)
. .
F: .. .. (2 + 2 + 2 + 1 = 7 e⁻)
. ..
Cl: .. .. (2 + 2 + 2 + 1 = 7 e⁻)
. ..
(Se acostumbra escribir los pares alrededor del símbolo: ext{N} con un par y tres puntos sueltos; ext{O} con dos pares y dos puntos sueltos; ext{F} y ext{Cl} con tres pares y un punto suelto.)
Paso 3: Formación de las moléculas diatómicas
Los átomos de N, O, F y Cl son no metales y se enlazan por enlace covalente: comparten pares de electrones hasta que cada átomo alcanza el octeto.
Molécula de nitrógeno, $\text{N}_2$
- Electrones de valencia totales: 5 + 5 = 10.
- Para que ambos N alcancen el octeto comparten 3 pares (6 electrones) → enlace triple.
- Cada N conserva 1 par no enlazante: 6 \text{ (compartidos)} + 2 \text{ (no enlazantes)} = 8 por átomo.
- Octeto verificado en ambos átomos.
Molécula de oxígeno, $\text{O}_2$
- Electrones de valencia totales: 6 + 6 = 12.
- Comparten 2 pares (4 electrones) → enlace doble.
- Cada O conserva 2 pares no enlazantes: 4 \text{ (compartidos)} + 4 \text{ (no enlazantes)} = 8 por átomo.
- Octeto verificado.
Molécula de flúor, $\text{F}_2$
- Electrones de valencia totales: 7 + 7 = 14.
- Comparten 1 par (2 electrones) → enlace simple.
- Cada F conserva 3 pares no enlazantes: 2 \text{ (compartidos)} + 6 \text{ (no enlazantes)} = 8 por átomo.
- Octeto verificado.
Molécula de cloro, $\text{Cl}_2$
- Electrones de valencia totales: 7 + 7 = 14.
- Comparten 1 par (2 electrones) → enlace simple.
- Cada Cl conserva 3 pares no enlazantes: 2 \text{ (compartidos)} + 6 \text{ (no enlazantes)} = 8 por átomo.
- Octeto verificado.
Paso 4: Respondo y explico
Para formar una molécula, los átomos comparten electrones de valencia en pares (pares compartidos = enlaces covalentes); un átomo comparte tantos electrones como le faltan para llegar a 8:
- N le faltan 3 electrones → comparte 3 pares (6 e⁻) en \text{N}_2.
- O le faltan 2 electrones → comparte 2 pares (4 e⁻) en \text{O}_2.
- F y Cl les falta 1 electrón → comparten 1 par (2 e⁻) en \text{F}_2 y \text{Cl}_2.
En todos los casos el número total de electrones que rodean a cada átomo es 8: los compartidos cuentan para los dos átomos enlazados.
| Molécula | e⁻ de valencia totales | e⁻ compartidos | Pares compartidos | Tipo de enlace | Pares no enlazantes por átomo |
|---|---|---|---|---|---|
| \text{N}_2 | 10 | 6 | 3 | triple | 1 |
| \text{O}_2 | 12 | 4 | 2 | doble | 2 |
| \text{F}_2 | 14 | 2 | 1 | simple | 3 |
| \text{Cl}_2 | 14 | 2 | 1 | simple | 3 |
Al formar una molécula los átomos comparten pares de electrones hasta completar el octeto: N comparte 6 electrones (3 pares), O 4 electrones (2 pares), y F y Cl 2 electrones (1 par) cada uno; el electrón compartido pertenece a los dos átomos.
