Strutture di Lewis

Nel disegnare le strutture di Lewis molti studenti incontrano difficoltà. E' per loro che scrivo questa breve guida pratica con esempi.

• Partiamo col determinare il numero totale degli elettroni di valenza della molecola da disegnare. Gli elettroni di valenza sono gli elettroni presenti nell orbitale più esterno di ogni atomo. 

Ad esempio vogliamo disegnare la struttura del biossido di carbonio o anidride carbonica CO₂

Il carbonio ha 4 elettroni di valenza, l'ossigeno ne ha 6: gli elettroni di valenza totali sono 4+12=16

Gli elettroni da disporre attorno agli atomi della molecola in questione saranno dunque 16

Se la molecola da disegnare è uno ione, agli elettroni di valenza totali si aggiungono/sottraggono quelli della carica dell anione/catione in questione. 
Esempio:  ione carbonato CO₃^2- 
Il Carbonio ha 4 elettroni di valenza, l'Ossigeno 6x3= 18, 18+4=22. Lo ione ha carica 2- quindi aggiungo 2 elettroni 18+4+2= 24. Gli elettroni di valenza totali dello ione carbonato (e quindi gli elettroni da posizionare) sono 24

• Disponiamo gli atomi tendendo a formale strutture compatte e simmetriche senza disegnare ancora legami o elettroni in eccesso. Non facciamo troppo affidamento su questo primo abbozzo di struttura, la struttura potrà dirsi sicuramente corretta solo quando avremo assegnato le cariche formali a ciascun atomo (vedi prossimi punti). 

Importante: 

gli atomi di idrogeno sono sempre all' estremità della molecola.

L'atomo centrale e generalmente quello meno elettronegativo ( ad esempio non troveremo mai il fosforo al centro)

    CO₂

1

   

Come da regola ho disposto l'atomo meno elettronegativo al centro

• Disegnamo i legami che collegano gli atomi. Per adesso solo legami singoli.

2

• Disponiamo gli elettroni rimanenti a coppie attorno agli atomi. Cominciamo da quelli più elettronegativi. rispettiamo la regola dell ottetto o del duetto per l'Idrogeno. Gli elettroni rimanenti si dispongono attorno all' atomo centrale. Dobbiamo disporre tanti elettroni quanti sono quelli calcolati al punto 1

Nel nostro esempio (  CO₂ ) gli elettroni di valenza totali sono 16

Ricordiamo che ogni legame singolo (la stanghetta che collega gli atomi) rappresenta 2 elettroni

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• Assegnamo le cariche formali a ciascun atomo (è l'unico strumento che ci permette di controllare la correttezza della strutura appena disegnata)

Carica formale = elettroni di valenza - numero di legami - numero di elettroni di non legame

Nell'immagine 3 ognuno degli ossigeni ha carica formale: 6 - 1 - 6 = -1

                                                                           il Carbonio: 4 - 2 - 0 = 2

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Le cariche formali per regola devono tendere a 0, ogni molecola deve avere il più piccolo numero di cariche formali diverse da 0. quindi il nostro esempio è errato.

• Ridisegnamo i legami e gli elettroni rimanenti avendo cura che la carica formale per ogni atomo sia il più possibile vicina allo 0.

5

Nell immagine sopra riportata le cariche formali per ciascun atomo sono uguali a 0 quindi la struttura di lewis è corretta.