Tutorial per disegnare le struttura di LEWIS

Trattazione valida per le specie che rispettano le regola dell’ottetto

Le formule di Lewis sono rappresentazioni bidimensionali delle formule di struttura che mostrano esplicitamente sia le coppie leganti che quelle non leganti.Esse non danno informazioni sulla forma tridimensionale della molecola.

Gli step da seguire per la costruzione sono:

Determinare gli elettroni di valenza per ogni elemento che partecipa al composto in esame (dalla configurazione elettronica di valenza)

Conoscere lo scheletro della molecola e quindi come sono connessi gli atomi

Determinare il numero di legami nel composto Calcolare il numero di elettroni non impegnati nei legami Completare la struttura di Lewis collegando gli atomi con i legami e

sistemando gli elettroni non impegnati nei legami in modo che ciascun atomo raggiunga l’ottetto (per l’idrogeno si devono avere 2 elettroni).

Per poter scrivere la formula di Lewis di una molecola è necessario conoscere il suo scheletro cioè come sono connessi fra loro gli atomi.

Nelle formule chimiche molecole di piccole dimensioni o ioni

poliatomici sono costituiti da un atomo centrale (meno elettronegativo)

attorno al quale sono legati atomi a più alta elettronegatività, come O, Cl,

F.

Nelle formule chimiche del tipo ABn, A è l’atomo centrale per

esempio nei composti NH3, NCl3, NO2 l’azoto è l’atomo centrale

nella struttura.

Nelle formule chimiche il primo elemento è quello centrale (per

esempio CO2, NH3, PO43- ) ad eccezione di quando il primo

elemento è l’idrogeno o il fluoro. In tal caso l’atomo centrale è il

secondo: per esempio in H2SO4 lo zolfo, che sta al centro della

formula è centrale anche nella struttura.

H e F sono sempre terminali (non sono mai l'atomo centrale)

Negli ossiacidi gli idrogeni sono sempre legati all’ossigeno

Molecole con formule simmetriche hanno in genere uno scheletro

simmetrico.

ESEMPI DI SCHELETRI DELE STRUTTURE:

CH2ClF HNO3 NH3 H2Se H2SO4

H C F

Cl

HH

N OO

OH O S O H

O

OH Se HN HH

H

Una volta noto lo scheletro della molecola la sua formula di Lewis può essere disegnata sullabase della seguente procedura.

1) Contare il numero totale di elettroni di valenza sommando gli elettroni di valenza di ogniatomo e tenendo conto della carica per uno ione poliatomico.

2) Disegnare lo scheletro della molecola rappresentando un legame con una coppia di punti o con un trattino

3) Assegnare gli elettroni agli atomi che circondano l'atomo centrale (o gli atomi centrali) in modo da soddisfare la regola dell'ottetto

4) Assegnare gli elettroni rimanenti all'atomo centrale (o gli atomi centrali) sottoforma di coppie solitarie.

La presenza di meno di otto elettroni sull'atomo centrale suggerisce la formazione di legamimultipli secondo il criterio:

2 elettroni in meno un doppio legame3 elettroni in meno un triplo o due doppi legami

Gli elettroni di legame dei legami multipli sono dati da coppie di elettroni degli atomi laterali. Atomi che formano spesso legami multipli sono C N O S

Trattazione valida per le specie che rispettano le regola dell’ottetto

Per determinare il numero di legami nel composto bisogna fare la differenza tra il numero il numero di elettroni teorici necessari affinchè tutti gli atomi raggiungano l’ottetto (doppietto per l’idrogeno) e il numero totale di elettroni di valenza. Tale differenza si divide per 2 dando così il numero di legami nella molecola.Per esempio nel composto HNO3, il numero di elettroni teorico per N ed O è 8 mentre per H sarà 2. Possiamo quindi calcolare:

ELEMENTI NELLA FORMULA

N ELETTRONI PER L’OTTETTO PER ATOMO

N ELETTRONI TOTALI

N ELETTRONI DI VALENZA PER ATOMO

N ELETTRONI DI VALENZA TOTALI

H 2 2*1=2 1 1*1=1

N 8 8*1=8 5 5*1=5

O 8 8*3=24 6 6*3=18

TOTALI 34 24 I questo caso la differenza tra il numero il numero di elettroni teorici necessari affinchè tutti gli atomi raggiungano l’ottetto (doppietto per l’idrogeno) e il numero totale di elettroni di valenza è pari a 10 (34-24) che bisogna dividere per due. I legami sono 5.

Il numero di elettroni non impegnati in un legame sarà la differenza tra il numero totale di elettroni di valenza e quelli impegnati nei legami. Nell’esempio del composto HNO3, il numero di elettroni impegnati nei legami è 10 mentre quelli di valenza sono 24. Quindi gli elettroni non impegnati nei legami è 24-10=14.A questo punto possiamo mettere insieme tutte le informazioni

1) Formula HNO3 ==> scheletro

2) Numbero di legami = 5 ==>

3) Elettroni rimanenti= 14

Ogni elemento ha 8 elettroni (sia di legame che doppietti)

H

N OOO

H

N OO

O

H

N OO

O

ESEMPIO PER CO2

CO2 e per l’ottetto e di valenzaTVe

1 C 1•(8)= 8 1•(4) = 4

2 O 2•(8)=16 2•(6)=1224 16

(24- 16) = 8 = 4 legami2 2

Elettroni rimanenti

16 - 8 = 8

Quindi avremo 4 legami e 8 elettroni non impegnati nel lagame (che corrsipondono a 4 coppie solitarie)

O C OSistemiamo le rimanenti 4 coppie sugli atomi esterni

Calcolo del numero di legami

Tracciamo i 4 legami

O C OO C O

Ogni element della formula avrà otto elettroni (4 coppie) che possono essere di legame o solitarie.

Esempio NH3

elettroni di valenza

scheletro

Numero di legami = (14-8)/2 = 3

coppie di elettroni non impegnati in legami

attribuzione coppie sull’ atomo centrale

5+13=8

H N H

H

H-N-H

H

H-N-H

H

elettroni per l’ottetto

18+32=14

= (8-6)/2 = 1