Come Determinare La Struttura Di Lewis Con La Carica Formale

La chimica è una materia molto apprezzata e particolarmente divertente per molti studenti che riescono a vedere come cambi la materia e come le soluzioni possano essere realizzate. Però per riuscire a comprendere in pieno la chimica è necessario conoscere le teoria e soprattutto come studiare le reazioni e particolarmente come indicare i composti e le sostanze. Molto spesso però si manifestano alcune insidie nella scrittura delle formule chimiche. Scrivendo per esempio la struttura di Lewis di alcuni composti, talvolta ci si può ritrovare in situazioni in cui è possibile scrivere due o più strutture, tutte apparentemente corrette. Però si pone il problema di come determinare quale sia quella corretta. Seguendo questa guida si imparerà tramite il criterio della carica formale.

• Nozioni sulla struttura di Lewis.
• Tavola periodica degli elementi.
• Calcolatrice scientifica
• Fogli
• Penna

Le rappresentazioni pittoriche sono spesso utilizzate per visualizzare gli elettroni e qualsiasi legame che può verificarsi tra gli atomi di una molecola. In particolare, i chimici usano strutture di Lewis (conosciute anche come diagrammi di punti di Lewis, diagrammi di elettroni o strutture di elettroni) per rappresentare composti covalenti. In questi diagrammi, gli elettroni di valenza sono mostrati come punti che siedono attorno all'atomo; qualsiasi legame che gli atomi condividono sono rappresentati da linee singole, doppie o triple. Generalmente, la maggior parte delle strutture di Lewis segue la regola dell'ottetto; condivideranno elettroni fino a raggiungere 8 elettroni nel loro guscio di valenza più esterno. Tuttavia, ci sono delle eccezioni alla regola dell'ottetto, come il boro, che è stabile con soli 6 elettroni nel suo guscio di valenza. Gli elementi idrogeno (H) ed elio (He) seguono la regola del duetto, che dice che il loro guscio di valenza più esterno è pieno di 2 elettroni.

Per disegnare una struttura di Lewis, deve essere determinato il numero di elettroni di valenza su ciascun atomo nel composto. Il numero totale di elettroni di valenza nell'intero composto è uguale alla somma degli elettroni di valenza di ciascun atomo nel composto. Gli elettroni di non valenza non sono rappresentati quando si disegnano le strutture di Lewis. Gli elettroni di valenza vengono posizionati come coppie solitarie (due elettroni) attorno a ciascun atomo. La maggior parte degli atomi può avere un ottetto incompleto di elettroni. Tuttavia, gli atomi possono condividere elettroni l'uno con l'altro per soddisfare questo requisito dell'ottetto. Un legame che condivide due elettroni è chiamato un singolo legame ed è rappresentato da una linea retta orizzontale. Se la regola dell'ottetto non è ancora soddisfatta, gli atomi possono formare un doppio (4 elettroni condivisi) o un triplo legame (6 elettroni condivisi). Poiché la coppia di legame è condivisa, l'atomo che aveva la coppia solitaria ha ancora un ottetto e l'altro atomo guadagna due o più elettroni nel suo guscio di valenza.

Per capire come riconoscere la formula esatta si può considerare il seguente esercizio. Si potrebbe partire con lo scrivere la formula di Lewis del metanolo, CH4O. La risoluzione verrà eseguita con il metodo seguente. Il metanolo è formato da 1 atomo di carbonio, 4 di idrogeno e 1 di ossigeno. Facendo la somma degli elettroni spaiati di tutti gli elementi, si ha che: C=1*4, H=4*1, O=1*6. Pertanto: 4 4 6=14. Questo vuol dire che si devono necessariamente sistemare all'interno della struttura 14 elettroni. Però, in questo caso, è possibile disporli in maniera apparentemente corretta in due modi (dipende anche da come vengono disposti gli atomi).Per procedere si deve scrivere la prima formula di Lewis, legando tre atomi di idrogeno all'atomo di carbonio e legando quest'ultimo all'ossigeno (che ha 4 elettroni di non legame), il quale è legato, a sua volta, ad un atomo di idrogeno: 3H---C---O (4e-)---H.

L'altra formula di Lewis che è possibile scrivere prevede l'atomo di carbonio (con due elettroni di non legame) legato a due atomi di idrogeno e all'ossigeno (con due elettroni di non legame), legato ad altri due atomi di idrogeno: 2H---C (2 e-)---O (2e-)---2H. Per capire qual è la formula più corretta si deve utilizzare il metodo della carica formale: Cf=n (v)-n (e. A.)-1/2*n (e. L.), dove n°(v) è il numero di elettroni di valenza, n (e. A.) è il numero di elettroni non condivisi e n (e. L.) è il numero di elettroni di legame. Per avere la struttura più corretta, la carica formale deve essere 0, oppure quella in cui le cariche formali negative sono su atomi più elettronegativi. Perciò, nel caso di CH4O si ha: A) Cf (C)=4-1/2*(8)=0; Cf (0)6-4-1/2*4=0. B) Cf (O)= 6-2-1/2*6=1; Cf (C)= 4-2-1/2*6=-1. Quindi, la carica formale corretta è la prima. In questo modo è stato possibile capire semplicemente come riconoscere la carica formale corretta.

• Fare molta pratica con le strutture di Lewis, perché molte volte si può arrivare alla formula più corretta utilizzando semplicemente l'elemento intuitivo.

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