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Física y Química 3.º ESO · La regla del octeto y los tipos de enlace

Electrones de valencia, regla del octeto y símbolos de Lewis

Objetivo: Al terminar, sabrás cuántos electrones de valencia tiene un átomo a partir de su grupo, dibujar su símbolo de Lewis y explicar qué dice la regla del octeto.

Explicación

Electrones de valencia

Los electrones de valencia son los de la última capa del átomo: los que intervienen en los enlaces. En los grupos 1, 2 y 13 a 18 se saben directamente por el grupo:

Grupos 1 y 2: tantos como el número del grupo (1 y 2).
Grupos 13 a 18: el número del grupo menos 10 (de 3 a 8).
El helio tiene 2.

Así, el oxígeno (grupo 16) tiene 6 electrones de valencia, y el cloro (grupo 17), 7. Lo puedes comprobar con su distribución por capas: O (2, 6), Cl (2, 8, 7).

Símbolos de Lewis

El químico estadounidense Gilbert N. Lewis propuso representar los electrones de valencia con puntos alrededor del símbolo del elemento:

Escribe el símbolo del elemento.
Coloca un punto por cada electrón de valencia, en los cuatro lados del símbolo (arriba, abajo, izquierda y derecha).
Pon primero un punto en cada lado y, si sobran, empareja los puntos.

Grupo	1	2	13	14	15	16	17	18
Electrones de valencia	1	2	3	4	5	6	7	8
Periodo 2	$\text{Li}{\cdot}$	${\cdot}\text{Be}{\cdot}$	${\cdot}\dot{\text{B}}{\cdot}$	${\cdot}\dot{\underset{\cdot}{\text{C}}}{\cdot}$	${\cdot}\ddot{\underset{\cdot}{\text{N}}}{\cdot}$	${:}\ddot{\underset{\cdot}{\text{O}}}{\cdot}$	${:}\ddot{\underset{\cdot\cdot}{\text{F}}}{\cdot}$	${:}\ddot{\underset{\cdot\cdot}{\text{Ne}}}{:}$
Periodo 3	$\text{Na}{\cdot}$	${\cdot}\text{Mg}{\cdot}$	${\cdot}\dot{\text{Al}}{\cdot}$	${\cdot}\dot{\underset{\cdot}{\text{Si}}}{\cdot}$	${\cdot}\ddot{\underset{\cdot}{\text{P}}}{\cdot}$	${:}\ddot{\underset{\cdot}{\text{S}}}{\cdot}$	${:}\ddot{\underset{\cdot\cdot}{\text{Cl}}}{\cdot}$	${:}\ddot{\underset{\cdot\cdot}{\text{Ar}}}{:}$

Los elementos de un mismo grupo tienen el mismo símbolo de Lewis, cambiando solo la letra: el sodio y el litio tienen un punto; el cloro y el flúor, siete.

La regla del octeto

Los gases nobles son muy estables porque tienen 8 electrones en su última capa (un octeto). Lewis y Kossel observaron que los demás átomos, al unirse, tienden a conseguir lo mismo:

Regla del octeto: los átomos tienden a ganar, perder o compartir electrones hasta tener 8 electrones en su última capa, como el gas noble más cercano.

Los átomos con pocos electrones de valencia (1, 2 o 3; metales) tienden a perderlos: $\text{Na} \rightarrow \text{Na}^+$ queda como el neón.
Los átomos con muchos (5, 6 o 7; no metales) tienden a ganar los que les faltan o a compartir electrones con otro átomo: $\text{Cl} \rightarrow \text{Cl}^-$ queda como el argón.
El hidrógeno busca tener 2 electrones, como el helio (a veces se llama «regla del dúo»).

La regla del octeto tiene excepciones, pero funciona muy bien para los elementos de los primeros periodos.

Puntos clave

Electrones de valencia: los de la última capa; en los grupos 1, 2 y 13–18 se deducen del número del grupo.
Símbolo de Lewis: el símbolo del elemento con un punto por cada electrón de valencia.
Los puntos se reparten primero uno por lado y después se emparejan.
Regla del octeto: los átomos ganan, pierden o comparten electrones para tener 8 en la última capa.
El hidrógeno tiende a tener 2 electrones, como el helio.

Errores frecuentes

ErrorDibujar todos los electrones del átomo (17 puntos para el cloro).
Cómo corregirloEn el símbolo de Lewis solo van los electrones de valencia: el cloro, del grupo 17, lleva 7 puntos.
ErrorDecir que el oxígeno tiene 16 electrones de valencia porque está en el grupo 16.
Cómo corregirloPara los grupos 13 a 18 se resta 10: el oxígeno tiene 6.
ErrorEmparejar los puntos desde el principio (dibujar el carbono con dos parejas).
Cómo corregirloPrimero un punto en cada lado; solo se emparejan a partir del quinto. El carbono tiene 4 puntos sueltos.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1. Lewis del nitrógeno y del magnesio procedimiento paso a paso
Dibuja el símbolo de Lewis del nitrógeno (N) y del magnesio (Mg) a partir de su grupo. Comprueba el resultado con su distribución por capas.

Resolución
Nitrógeno: grupo 15 → $15 - 10 = 5$ electrones de valencia. Un punto en cada lado (4) y el quinto se empareja con el de arriba: ${\cdot}\ddot{\underset{\cdot}{\text{N}}}{\cdot}$ Comprobación: $Z = 7$ → 2, 5. ✔

Magnesio: grupo 2 → 2 electrones de valencia, uno a cada lado: ${\cdot}\text{Mg}{\cdot}$ Comprobación: $Z = 12$ → 2, 8, 2. ✔
Ejemplo 2. ¿Ganar, perder o compartir? razonamiento con la regla del octeto
Con ayuda de sus símbolos de Lewis, explica qué tenderán a hacer el sodio, el oxígeno y el carbono para cumplir la regla del octeto.

Resolución
- Sodio $\text{Na}{\cdot}$ : 1 electrón de valencia. Le es mucho más fácil perder 1 que ganar 7. Queda $\text{Na}^+$ , con 2, 8 (como el neón).
- Oxígeno ${:}\ddot{\underset{\cdot}{\text{O}}}{\cdot}$ : 6 electrones de valencia. Le faltan 2: tiende a ganar 2 ( $\text{O}^{2-}$ , como el neón) o a compartir 2 con otros átomos (como en el agua).
- Carbono ${\cdot}\dot{\underset{\cdot}{\text{C}}}{\cdot}$ : 4 electrones de valencia. Perder o ganar 4 es muy difícil: tiende a compartir sus 4 electrones con otros átomos (como en el metano, $\text{CH}_4$ ).

Ejercicios

De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.

1. Fácil
¿Cuántos electrones de valencia tienen el calcio (Ca), el fósforo (P), el bromo (Br), el aluminio (Al) y el argón (Ar)? Usa el grupo de cada uno.

Ver solución
Ca: 2. P: 5. Br: 7. Al: 3. Ar: 8.
Ca, grupo 2 → 2. P, grupo 15 → $15 - 10 = 5$ . Br, grupo 17 → 7. Al, grupo 13 → 3. Ar, grupo 18 → 8.
2. Fácil
Dibuja el símbolo de Lewis de: a) hidrógeno; b) carbono; c) azufre; d) cloro; e) potasio.

Ver solución
a) $\text{H}{\cdot}$ b) ${\cdot}\dot{\underset{\cdot}{\text{C}}}{\cdot}$ c) ${:}\ddot{\underset{\cdot}{\text{S}}}{\cdot}$ d) ${:}\ddot{\underset{\cdot\cdot}{\text{Cl}}}{\cdot}$ e) $\text{K}{\cdot}$
a) H, grupo 1 → 1 punto: $\text{H}{\cdot}$ b) C, grupo 14 → 4 puntos, uno por lado: ${\cdot}\dot{\underset{\cdot}{\text{C}}}{\cdot}$ c) S, grupo 16 → 6 puntos (dos parejas y dos sueltos): ${:}\ddot{\underset{\cdot}{\text{S}}}{\cdot}$ d) Cl, grupo 17 → 7 puntos (tres parejas y uno suelto): ${:}\ddot{\underset{\cdot\cdot}{\text{Cl}}}{\cdot}$ e) K, grupo 1 → 1 punto: $\text{K}{\cdot}$
3. Media
El símbolo de Lewis de un elemento del periodo 3 es ${:}\ddot{\underset{\cdot}{\text{X}}}{\cdot}$ . a) ¿Cuántos electrones de valencia tiene? b) ¿En qué grupo está y qué elemento es? c) ¿Cuántos electrones le faltan para el octeto?

Ver solución
a) 6. b) Grupo 16: azufre (S). c) 2.
a) Contamos los puntos: 6. b) 6 electrones de valencia → grupo $6 + 10 = 16$ . En el periodo 3: azufre. c) Tiene 6 y necesita 8: le faltan 2 (tenderá a formar $\text{S}^{2-}$ o a compartir 2 electrones).
4. Media
Usa la regla del octeto para predecir cuántos electrones tenderá a ganar o perder cada átomo y qué ion formará: a) magnesio; b) flúor; c) aluminio; d) azufre. ¿A qué gas noble se parecerá cada ion?

Ver solución
a) Pierde 2 → Mg²⁺ (neón). b) Gana 1 → F⁻ (neón). c) Pierde 3 → Al³⁺ (neón). d) Gana 2 → S²⁻ (argón).
a) Mg (2, 8, 2): pierde 2 → $\text{Mg}^{2+}$ con 2, 8, como el neón. b) F (2, 7): gana 1 → $\text{F}^-$ con 2, 8, como el neón. c) Al (2, 8, 3): pierde 3 → $\text{Al}^{3+}$ con 2, 8, como el neón. d) S (2, 8, 6): gana 2 → $\text{S}^{2-}$ con 2, 8, 8, como el argón.

Para practicar más

1. Fácil
Dibuja los símbolos de Lewis de los elementos del periodo 2: Li, Be, B, C, N, O, F y Ne. ¿Qué observas al avanzar en el periodo?

Ver solución
$\text{Li}{\cdot}$ ${\cdot}\text{Be}{\cdot}$ ${\cdot}\dot{\text{B}}{\cdot}$ ${\cdot}\dot{\underset{\cdot}{\text{C}}}{\cdot}$ ${\cdot}\ddot{\underset{\cdot}{\text{N}}}{\cdot}$ ${:}\ddot{\underset{\cdot}{\text{O}}}{\cdot}$ ${:}\ddot{\underset{\cdot\cdot}{\text{F}}}{\cdot}$ ${:}\ddot{\underset{\cdot\cdot}{\text{Ne}}}{:}$ . Cada elemento tiene un punto más que el anterior, hasta 8 en el neón.
Electrones de valencia: Li 1, Be 2, B 3, C 4, N 5, O 6, F 7, Ne 8. $\text{Li}{\cdot}$ , ${\cdot}\text{Be}{\cdot}$ , ${\cdot}\dot{\text{B}}{\cdot}$ , ${\cdot}\dot{\underset{\cdot}{\text{C}}}{\cdot}$ , ${\cdot}\ddot{\underset{\cdot}{\text{N}}}{\cdot}$ , ${:}\ddot{\underset{\cdot}{\text{O}}}{\cdot}$ , ${:}\ddot{\underset{\cdot\cdot}{\text{F}}}{\cdot}$ , ${:}\ddot{\underset{\cdot\cdot}{\text{Ne}}}{:}$ Al avanzar en el periodo se añade un electrón de valencia cada vez; el neón tiene el octeto completo.
2. Media
El selenio (Se) está en el grupo 16, periodo 4. a) ¿Cuántos electrones de valencia tiene? b) Dibuja su símbolo de Lewis. c) ¿A qué elemento del periodo 2 se parecerá su símbolo? d) ¿Qué ion tenderá a formar?

Ver solución
a) 6. b) ${:}\ddot{\underset{\cdot}{\text{Se}}}{\cdot}$ c) Al del oxígeno. d) Se²⁻.
a) Grupo 16 → $16 - 10 = 6$ . b) Seis puntos, dos emparejados: ${:}\ddot{\underset{\cdot}{\text{Se}}}{\cdot}$ c) Igual que el del oxígeno, que también está en el grupo 16. d) Le faltan 2 para el octeto: $\text{Se}^{2-}$ .
3. Media
Un compañero ha dibujado el símbolo de Lewis del aluminio con 13 puntos y el del carbono con dos parejas de puntos. Explica sus errores y dibuja los símbolos correctos.
Ver solución
Solo se dibujan los electrones de valencia y los puntos se emparejan a partir del quinto: ${\cdot}\dot{\text{Al}}{\cdot}$ y ${\cdot}\dot{\underset{\cdot}{\text{C}}}{\cdot}$ .
- Aluminio: ha dibujado todos los electrones ( $Z = 13$ ). Solo van los de valencia: grupo 13 → 3 puntos: ${\cdot}\dot{\text{Al}}{\cdot}$
- Carbono: tiene 4 electrones de valencia y hay que poner primero uno en cada lado; no se empareja ninguno: ${\cdot}\dot{\underset{\cdot}{\text{C}}}{\cdot}$
4. Difícil
Explica con la regla del octeto: a) por qué el neón no forma iones; b) por qué el litio forma el ion $\text{Li}^+$ y no el $\text{Li}^{7-}$ ; c) por qué el hidrógeno se conforma con 2 electrones.

Ver solución
a) Ya tiene el octeto. b) Es mucho más fácil perder 1 electrón que ganar 7. c) Porque así queda como el helio, cuya única capa se llena con 2.
a) El neón (2, 8) ya tiene 8 electrones en su última capa: es estable y no gana ni pierde electrones. b) El litio (2, 1) tiene 1 electrón de valencia. Perdiéndolo queda con 2 (como el helio); para llegar a 8 tendría que ganar 7, algo muchísimo más difícil. Por eso forma $\text{Li}^+$ . c) El hidrógeno solo tiene la primera capa, que se completa con 2 electrones: así queda como el helio.