5.3: Diagramas de Lewis

Lewis utilizó diagramas simples (ahora llamados diagramas de Lewis) para realizar un seguimiento de cuántos electrones estaban presentes en la capa más externa o de valencia de un átomo dado. El núcleo del átomo, es decir, el núcleo junto con los electrones internos, está representado por el símbolo químico, y solo los electrones de valencia se dibujan como puntos que rodean el símbolo químico. Por lo tanto, los tres átomos que se muestran en la Figura 1 a partir de Electrones y Valencia se pueden representar mediante los siguientes diagramas de Lewis:

Si el átomo es un átomo de gas noble, son posibles dos procedimientos alternativos. O podemos considerar que el átomo tiene cero electrones de valencia o podemos considerar la capa llena más externa como la capa de valencia. Los tres primeros gases nobles se pueden escribir como:

Observe en el ejemplo anterior que los diagramas de Lewis de los metales alcalinos son idénticos excepto por sus símbolos químicos. Esto concuerda muy bien con el comportamiento químico muy similar de los metales alcalinos. De manera similar, los diagramas de Lewis para todos los elementos de otros grupos, como las tierras alcalinas o los halógenos, tienen el mismo aspecto.

Los diagramas de Lewis también se pueden usar para predecir las valencias de los elementos. Lewis sugirió que el número de valencias de un átomo era igual al número de electrones en su envoltura de valencia o al número de electrones que tendrían que agregarse a la envoltura de valencia para lograr la estructura de la envoltura electrónica del siguiente gas noble. Como ejemplo de esta idea, considere los elementos Be y O. Sus diagramas de Lewis y los de los gases nobles He y Ne son

Comparando Be con He, vemos que el primero tiene dos electrones más y por lo tanto debe tener una valencia de 2. Se podría esperar que el elemento O tenga una valencia de 6 o una valencia de 2, ya que tiene seis electrones de valencia, dos menos que Ne. Usando reglas de valencia desarrolladas de esta manera, Lewis pudo explicar el aumento y la disminución regulares de los subíndices de los compuestos en la tabla que se encuentra en la sección de Valencia, y que se reproduce aquí. Además, pudo dar cuenta de más del 50 por ciento de las fórmulas de la tabla. (Los que están de acuerdo con sus ideas están sombreados en color en la tabla. Es posible que desee consultar esa tabla ahora y verificar que algunas de las fórmulas indicadas siguen las reglas de Lewis. El éxito de Lewis en este sentido dio una clara indicación de que los electrones eran el factor más importante para mantener unidos a los átomos cuando se formaban las moléculas.

A pesar de estos éxitos, también hay dificultades en las teorías de Lewis, en particular para los elementos más allá del calcio en la tabla periódica. El elemento Br (Z = 35), por ejemplo, tiene 17 electrones más que el gas noble Ar (Z = 18). Esto nos lleva a la conclusión de que Br tiene 17 electrones de valencia, lo que hace que sea difícil explicar por qué Br se asemeja tanto a Cl y F a pesar de que estos dos átomos tienen solo siete electrones de valencia.