El modelo de Lewis de un átomo

¿Para qué sirve esto?

Dibujar el modelo de Bohr del calcio, con sus cuatro niveles y todos sus electrones, toma tiempo. Y para muchas preguntas de la química no hace falta: cuando dos átomos se encuentran, los que entran en juego son los electrones de afuera, los del último nivel.

Por eso los químicos usan un dibujo mucho más rápido, que se hace en segundos con un lápiz: el símbolo del elemento y unos puntos alrededor. En esta lección vas a aprender a hacerlo y a descubrir algo curioso: los elementos de una misma columna de la tabla periódica tienen el mismo número de puntos.

Antes de empezar necesitas saber repartir por niveles los electrones de un átomo con el modelo de Bohr, para los veinte primeros elementos.

Los electrones de valencia

Los electrones del último nivel ocupado se llaman electrones de valencia. Son los que están más lejos del núcleo y menos sujetos a él, y son los primeros que se encuentran con los electrones de otro átomo. Los de los niveles de adentro, los electrones internos, quedan protegidos y casi nunca participan.

Para contarlos, haz primero la distribución de Bohr y mira el último número. Por ejemplo, la distribución del aluminio es 2, 8, 3: tiene 3 electrones de valencia. También puedes restar a $Z$ los electrones de los niveles que ya están llenos.

Fíjate en que no todos los electrones del átomo son de valencia. El calcio tiene 20 electrones, pero solo los del nivel 4 son de valencia.

El diagrama de Lewis de un átomo

El diagrama de Lewis de un átomo se hace así:

1. Escribe el símbolo del elemento. El símbolo representa el núcleo junto con los electrones internos.
2. Imagina cuatro lados alrededor del símbolo: arriba, a la derecha, abajo y a la izquierda.
3. Pon un punto por cada electrón de valencia. Primero va uno en cada lado; cuando los cuatro lados ya tienen uno, se empieza a formar pares, dos puntos juntos en un mismo lado.

Como hay cuatro lados y cada uno admite dos puntos, el diagrama de un átomo lleva como máximo ocho. Con cinco electrones de valencia, como el nitrógeno, quedan un par y tres puntos solos. Con siete, como el cloro, quedan tres pares y un punto solo.

No importa por qué lado empieces. Lo que cuenta es cuántos puntos hay y cuántos quedan solos. En octavo grado verás que los puntos solos son importantes cuando los átomos se unen.

El helio es un caso especial: su único nivel está completo con dos electrones, y su diagrama lleva esos dos puntos juntos, como un par.

Lewis y la tabla periódica

La figura muestra los elementos de una misma fila de la tabla periódica, del sodio al argón. En cada uno hay un electrón de valencia más que en el anterior, y por eso un punto más.

Ahora mira una columna. El litio, el sodio y el potasio están uno debajo del otro, en la primera columna de la tabla, y los tres tienen un solo electrón de valencia: su diagrama de Lewis es el símbolo con un punto. Los elementos de una misma columna tienen el mismo número de electrones de valencia, y por eso se parecen tanto en su comportamiento químico. Así, el modelo de Bohr y el de Lewis te ayudan a entender por qué un elemento está donde está en la tabla. En la próxima unidad usarás esta idea para ubicar elementos.

Hay una excepción en la última columna, la de los gases nobles: el helio tiene dos electrones de valencia y el neón y el argón tienen ocho. Lo que tienen en común es que los tres tienen su último nivel lleno: el del helio con 2, el del neón con 8 y el del argón con 8, que en la versión simplificada del curso cuenta como lleno (ya viste que, en realidad, el nivel 3 admite más).

Lo que el diagrama muestra y lo que no

El diagrama de Lewis muestra muy bien cuántos electrones de valencia hay y cómo se acomodan, en pares o solos. Pero no muestra el núcleo, ni los electrones internos, ni los niveles, ni el tamaño del átomo. Es una herramienta para contar los electrones que importan cuando los átomos se unen, no un dibujo del átomo. El modelo de Bohr y el de Lewis se complementan: el primero muestra todos los niveles, y el segundo solo el de afuera.

En resumen

• Los electrones de valencia son los del último nivel; se cuentan con la distribución de Bohr.

• El diagrama de Lewis de un átomo es su símbolo con un punto por cada electrón de valencia; el símbolo representa el núcleo y los electrones internos.

• Los puntos se ponen primero uno por lado y después en pares; como máximo son ocho.

• Los elementos de una misma columna de la tabla tienen los mismos electrones de valencia; en una fila, aumentan de uno en uno.

• El diagrama de Lewis muestra los electrones que importan al unirse los átomos, no el átomo completo.

Vocabulario

Electrones de valencia

Los electrones del último nivel ocupado de un átomo, el más alejado del núcleo.

Diagrama de Lewis de un átomo

Representación de un átomo con su símbolo químico rodeado de un punto por cada electrón de valencia.

Electrones internos

Los electrones de los niveles que están por dentro del último. No se dibujan en el diagrama de Lewis.