Ejemplos y ejercicios sobre enlace químico: electrones de valencia y diagrama de Lewis

1. Determinar el número de electrones de valencia del nitrógeno (z = 7)

a) 2             b) 3            c) 4

d) 5             e) 6

Solución:

Realizando la distribución electrónica del elemento con Z = 7

[Clic Aquí para aprender distribución electrónica]

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2. ¿Cuál de los siguientes elementos presenta mayor número de electrones de valencia?

a) ₃Li           b) ₁₆S            c) ₁₂Mg

d) ₉F            e) ₁₃Al

Respuesta:  ₁₃Al , existen 9 electrones de valencia

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3. ¿Cuántos electrones de Valencia encontramos en?

Solución:

Realizando la distribución electrónica del elemento con Z = 7

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4. En el problema anterior dicho elemento pertenece al grupo.

Solución:

Utilizando el diagrama de notación de puntos de Lewis (para elementos del grupo A)

El grupo al que pertenece es el IIIA

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5. La representación Lewis para los carbonoides es

Solución:

Los carbonoides pertenecen al grupo IVA de la tabla periódica, por lo tanto se representara con:

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6. ¿Cuántos electrones de valencia encontramos en?

Solución:

Los 4 puntos del diagrama de Lewis nos dice que tiene 4 electrones de valencia

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7. La representación Lewis para un átomo cuyo (z = 16) es

Solución:

Haciendo la distribución electrónica:

[Clic Aquí para aprender distribución electrónica]

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8. La representación Lewis de un átomo cuyo z = 20 es:

Respuesta:  existen 2 electrones de valencia

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9. La representación Lewis de un átomo cuyo z = 15 es:

Respuesta:  ₁₃Al , existen 5 electrones de valencia

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10. Representar mediante Lewis:

•  ₆C
•  ₁₁Na
•  ₁₅P
•  ₁₈Ar
•  ₂₅Mn
•  ₃₉Cu
•  ₃₃As
•  ₅₃I
•  ₅₆Ba
•  ₈₂Pb

Solución:

Realice la distribución electrónica y obtenga los electrones de valencia, de acuerdo a la cantidad de electrones de valencia se colocan los puntos en el diagrama de Lewis.

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11. ¿Cuál de los siguientes diagramas de Lewis representa a un elemento con 7 electrones de valencia?

a)         b)          c)

d)        e)

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12. Si un elemento posee 20 nucleones y 10 neutrones. ¿Cuál es su notación Lewis?

Solución:

Guia completa sobre el enlace iónico

Formación del enlace iónico

La primera condición para que se pueda formar el enlace iónico los elementos tienen que ser metal y no metal. Caso contrario seria imposible formar dicho enlace.

Una vez tengamos certeza que los elementos que intervienen son un metal y no metal, tenemos que hacer uso de la electronegatividad de dichos elementos para comprobar si pueden formar en enlace iónico.

¿Qué es la electronegatividad?

Mide la capacidad de un átomo para atraer elementos. Para conocer la electronegatividad de los elementos solo tenemos que fijarnos en la tabla periódica.

Toda tabla periódica tiene una leyenda, en donde nos indica cual es el valor de la electronegatividad para cualquier elemento.

¿Cómo usamos esta electronegatividad para saber si un compuesto es iónico?

Solo restamos las electronegatividades de los dos elementos que intervienen en el enlace, y si la diferencia es mayor a 1,7 entonces el enlace será iónico.

Excepción a esta regla

El compuesto LiH tiene una diferencia de electronegatividades de 1,1 (menor a 1,7) ; sin embargo tiene enlace iónico

En que consiste el Enlace Iónico

El enlace iónico o electrovalente se produce cuando el elemento metálico pierde electrones y el elemento no metálico gana electrones. De este proceso se forman partículas llamadas iones.

1. Anión, se carga negativamente y se origina cuando el átomo (no metálico) gana electrones.
2. Catión, se carga positivamente y se origina cuando el átomo (metálico) pierde electrones.

Una vez formado los iones se produce una fuerza de atracción entre los iones de distinto signo y se forma un compuesto estable.

El enlace iónico es la fuerza de atracción eléctrica que mantiene unido a iones positivos y negativos.

Notación de Lewis

Es la representación convencional de los electrones de valencia mediante el uso de puntos o aspas que se colocan alrededor del símbolo del elemento

Los electrones de valencia son los únicos que intervienen en la formación del enlace químico

Como regla práctica:

Grupo	IA	IIA	IIIA	IVA	VA	VIA	VIIA	VIIIA
Electrones de valencia	1	2	3	4	5	6	7	8

Ejemplos de la notación de Lewis

1. Notación de Lewis para el litio
2. Notación de Lewis para el boro
3. Notación de Lewis para el nitrógeno
4. Notación de Lewis para el neón

Excepciones a la regla del enlace iónico

Enlaces covalentes formados por un metal y un no metal

Los siguientes enlaces no son iónicos, a pesar de que están formados por átomos metálicos y no metálicos.

BeCl2

BeO

BeF2

BeBr2

BeI2

AlCl3

Enlace iónico formado por elementos metálicos

Los siguientes enlaces son iónicos, a pesar de que están formados solo por elementos metálicos.

NH4Cl

NH4NO3

(NH4)2SO4

Ejercicios de enlaces iónicos

Realizar el diagrama de Lewis para la sal común o cloruro de sodio ( NaCl )

Realizar el diagrama de Lewis para el óxido de calcio ( CaO )

Realizar el diagrama de Lewis para el óxido de aluminio: Al₂O₃

Realizar el diagrama de Lewis para el K₂O

Realizar el diagrama de Lewis para el Ca₃N₂

Propiedades de las sustancias covalentes

Los elementos y compuestos con enlaces covalentes pueden formar moléculas individuales o redes de átomos (sustancias reticulares). Cada una de estas formas tiene propiedades características.

Sustancias covalentes moleculares

Están constituidas por moléculas individuales unidas entre sí por fuerzas intermoleculares. Las encontramos en los tres estados físicos:

• Gases como el oxígeno O₂ y el nitrógeno N₂ (principales componentes del aire), el dióxido de carbono CO₂ o el monóxido de carbono CO (gas tóxico que eliminan los escapes de los autos)
• Líquidos como el agua H₂O, el etanol CH₃-CH₂OH (alcohol de farmacia y de las bebidas alcohólicas) y el metanol CH₃OH.
• Sólidos como el azúcar de caña C₁₂H₂₂O₁₁ y el yodo I₂

Propiedades de las sustancias covalentes moleculares:

1. Tienen bajos puntos de fusión y ebullición
2. Son blandas, sin resistencia mecánica
3. Son malos conductores de calor y la electricidad
4. Por regla general suelen ser insolubles en disolventes polares como el agua, sin embargo son solubles en disolventes no polares, como el benceno o el tetracloruro de carbono.

Sustancias covalentes reticulares

Están constituidas por un número indefinido de átomos unidos fuertemente por enlaces covalentes, que forman una red cristalina tridimensional. Se presentan sólo en estado sólido. Ejemplos: el cuarzo o dióxido de silicio SiO₂, el diamante y el grafito.

Propiedades de las sustancias covalentes reticulares:

1. Todas son sólidas, con puntos de fusión muy altos.
2. Son insolubles en cualquier tipo de disolvente, ya sea polar o no polar
3. En su mayoría, son malas conductoras del calor y la electricidad

Los electrones de valencia

En la formación de un enlace químico sólo participan activamente los electrones del último nivel de energía de los átomos, es decir, los electrones de valencia.

Para hallar el número de electrones de valencia, debemos ver en la configuración electrónica el último nivel de energía. Observa:

Para hacer un estudio mas fácil de los enlaces químicos, el químico Gilbert Lewis ideó un sistema de notación en el cual los electrones de valencia se representan mediante puntos o aspas alrededor del símbolo del elemento.

Configuración electrónica del nitrógeno (Z=7)

para el nitrógeno tenemos la siguiente configuración electrónica:

Ver explicación sobre distribución electrónica

Estructura de Lewis para el nitrógeno

Configuración electrónica del oxígeno (Z=8)

para el oxígeno tenemos la siguiente configuración electrónica:

Estructura de Lewis para el nitrógeno

Ver ejercicios sobre estructura de Lewis

Longitud de enlace – Energía de enlace

Cuando dos átomos se unen, buscan lograr la máxima estabilidad. Al acercarse dos núcleos, la máxima estabilidad se consigue cuando los electrones se redistribuyen a su alrededor hasta alcanzar una disposición en que las fuerzas eléctricas hagan que la energía potencial del sistema sea mínima. A esta distancia se llama longitud de enlace.

Para esa distancia (longitud de enlace), la energía es mínima y la estabilidad es máxima.

Se llama energía de enlace a la energía que se desprende al formarse un enlace, o a la energía que debe utilizarse para romper dicho enlace químico.

Enlace covalente apolar o puro y covalente polar – ejemplos y ejercicios

Enlace covalente apolar o puro

Es cuando los átomos comparten equitativamente a los electrones de enlace.

Generalmente participan átomos del mismo elemento no metálico.

Si las geometrías moleculares son simétricas, también son apolares

Se cumple que:  ∆EN =  0

Ejemplo 1: gas hidrógeno (H₂)

Ejemplo 2: Indique cual de los dos compuestos, presenta geometría molecular simétrica: CO₂  ,  H₂O

Ejemplo 3: Del ejemplo anterior ¿Cuál de los dos compuestos es apolar?

La teoría dice que cuando una molécula presenta geometría simétrica, entonces es apolar.

El compuesto CO₂ es el único que presenta geometría simétrica, entonces es apolar.

Enlace covalente polar

Es cuando los electrones enlazantes no son compartidos en forma equitativa por los átomos, esto  debido a que uno de los átomos es mas electronegativo que otro.

Se cumple que la diferencia de electronegatividades es diferente de cero: ∆EN ≠ 0

Como regla general, los compuestos que no presenten geometría simétrica serán polares.

Ejemplo 4:  yoduro de hidrógeno: HI

Ejemplo 5: para la molécula SO₂

Ejemplo 6: Indicar si la molécula CH₄ es polar o apolar

Ya que posee una geometría molecular simétrica, entonces la molécula es apolar.

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Mas sobre enlace covalente en: |Enlace Covalente|

Enlace covalente coordinado o dativo, ejemplos y ejercicios

Veremos que es un enlace covalente dativo, a realizar la estructura de Lewis para el enlace dativo y una serie de ejemplos y ejercicios.

¿Qué es un enlace covalente coordinado o dativo?

Un enlace covalente coordinado o dativo se forma cuando dos átomos están enlazados entre sí (comparten un par de electrones), pero sólo uno de estos átomos es el que aporta el par de electrones enlazantes.

Este tipo de enlace se presenta cuando un átomo no metálico comparte un par de electrones con otros átomos. Para que se presente este tipo de enlace, se requiere que el átomo dador tenga un par de electrones libres en un orbital exterior y el átomo aceptor tenga capacidad para recibir ese par de electrones en su última capa de valencia.

Este enlace tiene igual longitud y energía que otro enlace igual y es, por tanto, indistinguible.

Ejemplos de Enlaces covalentes

1) Para el compuesto SO₂

La idea es realizar un modelo o diagrama y hacer que éste cumpla con la regla del octeto (completar sus 8 electrones de valencia).

Nótese que cada enlace representa 2 electrones de valencia.

2) Para la molécula del ozono O₃

Indique cual de los dos diagramas es el correcto.

3) Para el compuesto del HNO₃

Indicar cuantos enlaces dativos existen.

Se realizó del diagrama de tal forma que los átomos de N y O cumplan la regla del octeto.

Existe sólo 1 enlace covalente coordinado o dativo. Se representa con una flecha.

4) Para el ión oxonio : H₃O⁺ (a perdido un electrón)

Primero realicemos el diagrama para el H₃O (es decir, que no a perdido ningún electrón) y luego el diagrama del ión oxonio.

Nótese como luego de perder el hidrógeno su único electrón, el oxígeno es el que aporta el par de electrones para formar el enlace (enlace coordinado o dativo).

El oxígeno cumple con la regla del octeto.

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[Enlace covalente]