Ejercicios: Lewis, resonancia y carga formal

Considerá las moléculas neutras de agua ($\mathrm{H_2O}$) y amoníaco ($\mathrm{NH_3}$). Datos: números atómicos $Z(\mathrm{H}) = 1$, $Z(\mathrm{N}) = 7$, $Z(\mathrm{O}) = 8$.

1. a) Determiná el número total de electrones de valencia presentes en cada molécula y representá sus diagramas de Lewis correspondientes.
2. b) Indicá razonadamente cuántos pares de electrones enlazantes y cuántos pares no enlazantes (solitarios) posee el átomo central en cada una de ellas, justificando si se cumplen las reglas del octeto y del dueto.

La molécula de dióxido de carbono ($\mathrm{CO_2}$) desempeña un papel esencial en el equilibrio climático y en la respiración celular. Datos: números atómicos $Z(\mathrm{C}) = 6$, $Z(\mathrm{O}) = 8$.

1. a) Escribí las configuraciones electrónicas de la capa de valencia para el carbono y el oxígeno, deduciendo el número total de electrones que deben distribuirse en la estructura de Lewis del $\mathrm{CO_2}$.
2. b) Dibujá la estructura de Lewis del $\mathrm{CO_2}$ situando el carbono como átomo central, especificá el orden de los enlaces carbono-oxígeno y comprobá si todos los átomos satisfacen la regla del octeto.

Podés hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

El trifluoruro de boro ($\mathrm{BF_3}$) es un reactivo gaseoso empleado frecuentemente como catalizador en síntesis orgánica. Datos: números atómicos $Z(\mathrm{B}) = 5$, $Z(\mathrm{F}) = 9$.

1. a) Dibujá la estructura de Lewis del $\mathrm{BF_3}$ en la que los tres átomos de flúor forman enlaces simples con el átomo de boro central y completan sus respectivos octetos.
2. b) Justificá por qué el átomo central de boro constituye una excepción a la regla del octeto (hipovalencia) e indicá el número de pares enlazantes y no enlazantes que posee dicho átomo.

Podés hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

En disolución acuosa, los carbonatos solubles liberan el anión poliatómico $\mathrm{CO_3^{2-}}$. Datos: números atómicos $Z(\mathrm{C}) = 6$, $Z(\mathrm{O}) = 8$. En el siguiente diagrama se muestra el esqueleto nuclear básico de dicha especie:

a) Completá en papel la estructura de Lewis para el ion $\mathrm{CO_3^{2-}}$ distribuyendo los $24$ electrones de valencia totales y dibujá las tres estructuras resonantes equivalentes.

1. b) Calculá la carga formal de cada átomo en una de las estructuras resonantes y explicá brevemente por qué la resonancia no consiste en una oscilación física real entre enlaces simples y dobles.

Podés hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

El catión amonio ($\mathrm{NH_4^+}$) se forma cuando el amoníaco neutro reacciona con un ion hidrógeno ($\mathrm{H^+}$). Datos: números atómicos $Z(\mathrm{H}) = 1$, $Z(\mathrm{N}) = 7$.

1. a) Dibujá la estructura de Lewis del catión $\mathrm{NH_4^+}$, identificá el tipo de enlace mediante el cual se incorpora el protón adicional y justificá si los cuatro enlaces $\mathrm{N\text{--}H}$ en el catión resultante son indistinguibles.
2. b) Calculá la carga formal del átomo de nitrógeno y de cada átomo de hidrógeno en el ion $\mathrm{NH_4^+}$, comparándola con la carga formal que presenta el nitrógeno en la molécula de $\mathrm{NH_3}$.

Podés hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.