Ejercicio - Enlace covalente y Estructura de Lewis

Ejercicio de Enlace químico

\( \textbf{Ejercicio.} \) Deduce la estructura de Lewis de las siguientes moléculas:

a) Agua \( (\text{H}_2\text{O}) \)

b) Amoniaco \( (\text{NH}_3) \)

c) Cloruro de berilio \( (\text{BeCl}_2) \)

d) Dicloruro de azufre \( (\text{SCl}_2) \)

e) Dióxido de carbono \( (\text{CO}_2) \)

f) Trióxido de azufre \( (\text{SO}_3) \)

g) Metano \( (\text{CH}_4) \)

h) Ácido hipocloroso \( (\text{HClO}) \)

i) Ácido carbónico \( (\text{H}_2\text{CO}_3) \)

j) Ácido nítrico \( (\text{HNO}_3) \)

k) Ácido nítrico \( (\text{HNO}_3) \)

Solución de los Apartados

a) Agua \( (\text{H}_2\text{O}) \)

Solución: Número total de electrones (n): \[ n = 2 \cdot 2 \, (\text{H}) + 8 \, (\text{O}) = 12 \text{ electrones} \] Electrones de valencia (v): \[ v = 2 \cdot 1 \, (\text{H}) + 6 \, (\text{O}) = 8 \text{ electrones} \] Electrones compartidos (c): \[ c = 4 \text{ electrones} \quad (\text{dos enlaces simples}) \] Electrones solitarios (s): \[ s = 8 - 4 = 4 \text{ electrones} \quad (\text{dos pares no enlazantes}) \] La estructura de Lewis presenta: - 2 pares enlazantes - 2 pares no enlazantes sobre el oxígeno

b) Amoniaco \( (\text{NH}_3) \)

Solución: Número total de electrones (n): \[ n = 3 \cdot 2 \, (\text{H}) + 8 \, (\text{N}) = 14 \text{ electrones} \] Electrones de valencia (v): \[ v = 3 \cdot 1 \, (\text{H}) + 5 \, (\text{N}) = 8 \text{ electrones} \] Electrones compartidos (c): \[ c = 6 \text{ electrones} \quad (\text{tres enlaces simples}) \] Electrones solitarios (s): \[ s = 8 - 6 = 2 \text{ electrones} \quad (\text{un par no enlazante}) \] La estructura de Lewis presenta: - 3 pares enlazantes - 1 par no enlazante sobre el nitrógeno

c) Cloruro de berilio \( (\text{BeCl}_2) \)

Solución: Número total de electrones (n): \[ n = 2 \cdot 8 \, (\text{Cl}) + 4 \, (\text{Be}) = 20 \text{ electrones} \] Electrones de valencia (v): \[ v = 2 \cdot 7 \, (\text{Cl}) + 2 \, (\text{Be}) = 16 \text{ electrones} \] Electrones compartidos (c): \[ c = 4 \text{ electrones} \quad (\text{dos enlaces simples}) \] Electrones solitarios (s): \[ s = 16 - 4 = 12 \text{ electrones} \quad (\text{seis pares no enlazantes}) \] La estructura de Lewis presenta: - 2 pares enlazantes - 6 pares no enlazantes (3 en cada átomo de \( \text{Cl} \))

d) Dicloruro de azufre \( (\text{SCl}_2) \)

Solución: Número total de electrones (n): \[ n = 2 \cdot 8 \, (\text{Cl}) + 8 \, (\text{S}) = 24 \text{ electrones} \] Electrones de valencia (v): \[ v = 2 \cdot 7 \, (\text{Cl}) + 6 \, (\text{S}) = 20 \text{ electrones} \] Electrones compartidos (c): \[ c = 4 \text{ electrones} \quad (\text{dos enlaces simples}) \] Electrones solitarios (s): \[ s = 20 - 4 = 16 \text{ electrones} \quad (\text{ocho pares no enlazantes}) \] La estructura de Lewis presenta: - 2 pares enlazantes - 8 pares no enlazantes (3 en cada \( \text{Cl} \) y 2 en el \( \text{S} \))

e) Dióxido de carbono \( (\text{CO}_2) \)

Solución: Número total de electrones (n): \[ n = 2 \cdot 8 \, (\text{O}) + 8 \, (\text{C}) = 24 \text{ electrones} \] Electrones de valencia (v): \[ v = 2 \cdot 6 \, (\text{O}) + 4 \, (\text{C}) = 16 \text{ electrones} \] Electrones compartidos (c): \[ c = 8 \text{ electrones} \quad (\text{dos enlaces dobles}) \] Electrones solitarios (s): \[ s = 16 - 8 = 8 \text{ electrones} \quad (\text{cuatro pares no enlazantes}) \] La estructura de Lewis presenta: - 4 pares enlazantes (2 enlaces dobles) - 4 pares no enlazantes (2 en cada átomo de oxígeno)

f) Trióxido de azufre \( (\text{SO}_3) \)

Solución: Número total de electrones (n): \[ n = 3 \cdot 8 \, (\text{O}) + 8 \, (\text{S}) = 32 \text{ electrones} \] Electrones de valencia (v): \[ v = 3 \cdot 6 \, (\text{O}) + 6 \, (\text{S}) = 24 \text{ electrones} \] Electrones compartidos (c): \[ c = 8 \text{ electrones} \quad (\text{equivalente a 4 enlaces}) \] Electrones solitarios (s): \[ s = 24 - 8 = 16 \text{ electrones} \quad (\text{ocho pares no enlazantes}) \] La estructura de Lewis presenta: - 4 pares enlazantes (puede representarse con una resonancia entre enlaces simples y dobles) - 8 pares no enlazantes (ubicados en los átomos de oxígeno)

g) Metano \( (\text{CH}_4) \)

Solución: Número total de electrones (n): \[ n = 4 \cdot 2 \, (\text{H}) + 8 \, (\text{C}) = 16 \text{ electrones} \] Electrones de valencia (v): \[ v = 4 \cdot 1 \, (\text{H}) + 4 \, (\text{C}) = 8 \text{ electrones} \] Electrones compartidos (c): \[ c = 8 \text{ electrones} \quad (\text{cuatro enlaces simples}) \] Electrones solitarios (s): \[ s = 8 - 8 = 0 \text{ electrones} \] La estructura de Lewis presenta: - 4 pares enlazantes (uno entre el carbono y cada hidrógeno) - Ningún par no enlazante

h) Ácido hipocloroso \( (\text{HClO}) \)

Solución: Número total de electrones (n): \[ n = 2 \cdot 1 \, (\text{H}) + 8 \, (\text{O}) + 8 \, (\text{Cl}) = 18 \text{ electrones} \] Electrones de valencia (v): \[ v = 1 \, (\text{H}) + 6 \, (\text{O}) + 7 \, (\text{Cl}) = 14 \text{ electrones} \] Electrones compartidos (c): \[ c = 4 \text{ electrones} \quad (\text{dos enlaces simples}) \] Electrones solitarios (s): \[ s = 14 - 4 = 10 \text{ electrones} \quad (\text{cinco pares no enlazantes}) \] La estructura de Lewis presenta: - 2 pares enlazantes (\( \text{Cl} - \text{O} - \text{H} \)) - 5 pares no enlazantes (3 en \( \text{Cl} \) y 2 en \( \text{O} \))

i) Ácido carbónico \( (\text{H}_2\text{CO}_3) \)

Solución: Número total de electrones (n): \[ n = 2 \cdot 2 \, (\text{H}) + 8 \, (\text{C}) + 3 \cdot 8 \, (\text{O}) = 36 \text{ electrones} \] Electrones de valencia (v): \[ v = 2 \cdot 1 \, (\text{H}) + 4 \, (\text{C}) + 3 \cdot 6 \, (\text{O}) = 24 \text{ electrones} \] Electrones compartidos (c): \[ c = 12 \text{ electrones} \quad (\text{6 pares enlazantes}) \] Electrones solitarios (s): \[ s = 24 - 12 = 12 \text{ electrones} \quad (\text{6 pares no enlazantes}) \] La estructura de Lewis presenta: - 6 pares enlazantes (enlaces \( \text{C}-\text{O} \), \( \text{C}=\text{O} \) y \( \text{O}-\text{H} \)) - 6 pares no enlazantes (ubicados en los átomos de oxígeno)

j) Ácido nítrico \( (\text{HNO}_3) \)

Solución: Número total de electrones (n): \[ n = 2 \cdot 1 \, (\text{H}) + 2 \cdot 8 \, (\text{O}) + 8 \, (\text{N}) = 26 \text{ electrones} \] Electrones de valencia (v): \[ v = 1 \cdot 1 \, (\text{H}) + 2 \cdot 6 \, (\text{O}) + 5 \, (\text{N}) = 18 \text{ electrones} \] Electrones compartidos (c): \[ c = 8 \text{ electrones} \quad (\text{4 pares enlazantes}) \] Electrones solitarios (s): \[ s = 18 - 8 = 10 \text{ electrones} \quad (\text{5 pares no enlazantes}) \] La estructura de Lewis presenta: - 4 pares enlazantes (enlaces \( \text{N} - \text{O} \), uno de ellos doble, y un enlace \( \text{O} - \text{H} \)) - 5 pares no enlazantes (repartidos entre los átomos de oxígeno)

k) Ácido nítrico \( (\text{HNO}_3) \)

Solución: Número total de electrones (n): \[ n = 2 \cdot 1 \, (\text{H}) + 8 \, (\text{N}) + 3 \cdot 8 \, (\text{O}) = 34 \text{ electrones} \] Electrones de valencia (v): \[ v = 1 \cdot 1 \, (\text{H}) + 5 \, (\text{N}) + 3 \cdot 6 \, (\text{O}) = 24 \text{ electrones} \] Electrones compartidos (c): \[ c = 10 \text{ electrones} \quad (\text{5 enlaces}) \] Electrones solitarios (s): \[ s = 24 - 10 = 14 \text{ electrones} \quad (\text{7 pares no enlazantes}) \] La estructura de Lewis presenta: - 5 pares enlazantes (enlaces \( \text{N}=\text{O}, \, \text{N}-\text{O}, \, \text{O}-\text{H} \), considerando una resonancia en los enlaces \( \text{N}-\text{O} \)) - 7 pares no enlazantes (repartidos en los oxígenos)