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5.1 Estructuras electrónicas de Lewis
Para explicar el enlace covalente se representan las estructuras electrónicas de Lewis, en las que se indica cómo se distribuyen los electrones alrededor de cada átomo de la molécula. ¿Cómo se obtienen estas estructuras?
Simplemente hay que contar cuántos electrones tienen en total en su capa más externa todos los átomos que forman la molécula, y distribuirlos en pares de manera que se cumpla la regla del octete. Cada par de electrones se representa con un par de puntos o con una raya.
Hay que tener en cuenta que el hidrógeno siempre debe estar en los extremos de las moléculas, ya que con un par de electrones cumple la regla del octete (si estuviera entre dos átomos, formaría dos enlaces y estaría rodeado por dos pares de electrones), y que el oxígeno forma dos enlaces.
También hay que considerar la posibilidad de formar enlaces dobles o triples entre dos átomos, si resulta necesario, y representar la molécula de forma simétrica con respecto a un átomo central.
Por ejemplo, en la molécula de agua hay en total ocho electrones para repartir en cuatro pares: seis proceden de la capa más externa del oxígeno y dos de los dos hidrógenos. Con dos pares se forman los dos enlaces O-H, y los dos restantes se asignan al oxígeno, que queda rodeado por dos pares compartidos y otros dos sin compartir, cumpliéndose la regla del octete.
En la imagen se representan las estructuras de Lewis de varias moléculas. Los pares sin compartir se indican con dos puntos para que los diferencies, pero se suelen indicar con una raya, igual que los compartidos.
Existe un tipo especial de enlace covalente en el cual, en lugar de aportar un electrón cada átomo del enlace, los dos electrones son aportados por el mismo átomo. Este tipo de enlace recibe el nombre de enlace covalente coordinado o enlace covalente dativo.
También se puede representar el enlace covalente coordinado con los diagramas o estructuras de Lewis, aunque es habitual hallarlo, adicionalmente, encerrado entre corchetes, dado que habitualmente se trata de iones poliatómicos.
Dos ejemplos de iones habituales que presentan enlace covalente coordinado son el ion hidronio o hidrogenión (H3O+, el que se forma cuando un ácido cede su protón, H+, en agua) y el catión amonio, NH4+ (que es el resultado de que el amoníaco se comporte como base captando un H+).
Evidentemente, si a un átomo de H, cuya configuración electrónica es 1s1, le quitamos el único electrón que tiene para dar el ion hidrógeno o protón, H+, no le quedan electrones con los que formar enlace covalente simple, por lo que la única opción que le queda es formar un enlace covalente coordinado en el cual los dos electrones sean aportados por otra especie. De este modo, esta otra especie debe, necesariamente, disponer de pares de electrones libres o no enlazantes.
Así, el ión oxonio, H3O+, resulta de la adición de un H+ a una molécula de agua, H2O. La estructura de Lewis del ion hidronio es:
Estructura de Lewis del ion hidronio u oxonio
Mientras que el ion amonio, NH4+, resulta de la adición de un H+ a una molécula de amoníaco, NH3. La estructura de Lewis del ion amonio es:
Estructura o diagrama de Lewis del ion amonio