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El modelo de Kossel y Lewis y el enlace iónico

Los átomos se unen para que cada uno tenga una capa externa estable de 8 electrones (un octeto), como un gas noble. Kossel explicó que los átomos pueden ceder o ganar electrones y formar iones (enlace iónico). Lewis añadió que también pueden compartir pares de electrones (enlace covalente). Las estructuras de Lewis dibujan esos electrones como puntos y rayas. La carga formal (V − L − B/2) ayuda a elegir la mejor estructura de Lewis. Los iones se ordenan en un cristal y la energía que se libera está ligada a la energía reticular.

🎬 Historia paso a paso

  1. Aquí hay un átomo de sodio y uno de cloro. El Na tiene 1 electrón en su capa externa. El Cl tiene 7. A los dos les gustaría tener 8.
  2. El Na da su único electrón al Cl. El Na pasa a ser Na⁺ y el Cl pasa a ser Cl⁻. Ahora los dos tienen la capa externa llena, con 8. Las cargas opuestas se atraen y los unen: es un enlace iónico.
  3. Dos átomos de Cl son iguales, así que ninguno cede un electrón. Cada uno aporta un electrón y comparten el par. Ese par compartido es un enlace covalente.
  4. En el ozono, O₃, calculamos la carga formal de cada O con V − L − B/2. El O del medio tiene +1 y un O de los extremos tiene −1. Las cargas suman cero.
  5. Ahora muchos iones Na⁺ y Cl⁻ se colocan por turnos y forman un cristal. Se libera mucha energía. Por eso los sólidos iónicos son tan estables.
  6. Te toca: elige un metal y un no metal. Mira cuántos electrones se mueven y lee la fórmula y la energía reticular.

Consejo: arrastra la escena 3D para girarla. Usa dos dedos para hacer zoom.

🤔 Dudas comunes, resueltas

¿Por qué los átomos quieren tener 8 electrones?

Ocho electrones externos (s² p⁶) llenan los orbitales s y p de una capa. Esta disposición tiene poca energía, por eso los gases nobles casi no reaccionan. El enlace baja la energía al alcanzarla.

¿Por qué el Na da y el Cl toma, y no al revés?

El Na pierde 1 electrón con facilidad (energía de ionización baja). El Cl atrae con fuerza 1 electrón más (entalpía de ganancia electrónica muy negativa). Hacerlo al revés costaría mucha más energía.

¿Por qué dos átomos de Cl comparten en vez de transferir?

Los dos atraen a los electrones con la misma fuerza. Ninguno puede quitarle un electrón al otro, así que llegan a 8 compartiendo un par.

¿La carga formal es la carga real del átomo?

No. Supone que el reparto es perfectamente igual. Es una herramienta para elegir la mejor estructura de Lewis. Las cargas parciales reales dependen de la electronegatividad.

¿Por qué el MgO es mucho más difícil de fundir que el NaCl?

Sus iones tienen cargas 2+ y 2− y son pequeños, así que la atracción y la energía reticular son unas cinco veces mayores. Prueba el MgO en el juego libre.

¿De dónde sale la energía si formar los iones cuesta energía?

De ordenar los iones en la red. El paso 4 lo muestra: la energía que se libera en la red (788 kJ mol⁻¹) supera el coste de formar los iones.

¿Por qué se unen los átomos? La regla del octeto

Los gases nobles, como el neón y el argón, casi no reaccionan. Su capa externa tiene 8 electrones (el helio tiene 2). En 1916, Kossel y Lewis propusieron que los demás átomos se enlazan para alcanzar esa misma disposición estable. Es la regla del octeto: los átomos pierden, ganan o comparten electrones hasta tener 8 en la capa externa.

Los electrones de la capa externa se llaman electrones de valencia. Solo ellos participan en el enlace.

Límites de la regla del octeto

Símbolos y estructuras de Lewis

Un símbolo de Lewis es el símbolo del elemento con sus electrones de valencia como puntos: el Na tiene 1 punto, el C tiene 4, el N tiene 5, el O tiene 6 y el Cl tiene 7.

Una estructura de Lewis muestra cómo una molécula comparte electrones. Un par compartido se dibuja como una raya (enlace simple). Dos pares compartidos = enlace doble. Tres = enlace triple. Los pares que no se comparten son pares solitarios.

Cómo dibujarla (5 pasos)

  1. Suma todos los electrones de valencia. Suma uno por cada carga negativa y resta uno por cada carga positiva.
  2. Elige el átomo central: normalmente el menos electronegativo (nunca el H).
  3. Une cada átomo externo con el centro mediante un enlace simple (2 electrones cada uno).
  4. Coloca los electrones que sobran como pares solitarios, primero en los átomos externos y luego en el centro.
  5. Si el centro aún no llega a 8, convierte un par solitario de un átomo externo en un enlace doble o triple.

Ejemplo CO₂: 4 + 6 + 6 = 16 electrones. O=C=O con dos pares solitarios en cada O. Todos los átomos tienen 8.

Carga formal

A veces se pueden dibujar varias estructuras de Lewis. La carga formal ayuda a elegir la mejor. Es la carga que tendría un átomo si cada par compartido se repartiera a partes iguales.

Carga formal = V − L − B/2, donde V = electrones de valencia del átomo libre, L = electrones en pares solitarios de ese átomo, B = electrones en los enlaces alrededor de ese átomo.

Reglas: la mejor estructura es la que tiene las cargas formales más pequeñas; una carga formal negativa debe estar en el átomo más electronegativo; todas las cargas formales deben sumar la carga de la molécula o del ion.

La carga formal es solo una herramienta de cuenta. No es la carga real del átomo.

Enlace iónico y energía reticular

Un enlace iónico (electrovalente) se forma cuando un átomo metálico cede electrones a un átomo no metálico y los iones se atraen. Se forma con facilidad cuando:

Formar Na⁺ a partir de Na en realidad cuesta energía (+496 kJ mol⁻¹), y Cl → Cl⁻ solo devuelve 349 kJ mol⁻¹. Entonces, ¿por qué se forma el NaCl? Porque al ordenar los iones en un cristal se libera muchísima energía.

La energía reticular (entalpía reticular) es la energía necesaria para separar por completo 1 mol de un compuesto iónico sólido en sus iones gaseosos. Para el NaCl es +788 kJ mol⁻¹. Cuanto mayor es la energía reticular, más estable es el sólido. Es mayor cuando los iones son pequeños y tienen mucha carga: el MgO (≈ 3890) está muy por encima del NaCl (788).

Electrovalencia

El número de electrones que un átomo cede o capta es su electrovalencia: Na = 1, Mg = 2, O = 2, Cl = 1.

Pruébalo: forma iones con monedas

Dibuja un círculo grande para el Na con 1 moneda en el borde y un círculo para el Cl con 7 monedas. Mueve la moneda del Na al Cl. Cuenta: ahora el Cl tiene 8. Prueba con el Mg (2 monedas) y dos círculos de Cl: cada Cl toma 1 moneda, así que la fórmula es MgCl₂. Comprueba tu respuesta en el paso de juego libre del 3D.

Fórmulas y definiciones clave

Ejemplos resueltos

1. Escribe los símbolos de Lewis del N, el O y el Cl e indica cuántos electrones necesita cada uno para completar el octeto.

Paso 1: El N tiene 5 electrones de valencia, el O tiene 6 y el Cl tiene 7. Paso 2: Necesita = 8 − valencia: el N necesita 3, el O necesita 2, el Cl necesita 1. Respuesta: N (5 puntos, necesita 3), O (6 puntos, necesita 2), Cl (7 puntos, necesita 1).

2. Dibuja la estructura de Lewis del H₂O.

Paso 1: Electrones = 1 + 1 + 6 = 8. Paso 2: El O es el central. Dos enlaces O–H usan 4 electrones. Paso 3: Sobran 4 → 2 pares solitarios en el O. Paso 4: El O tiene 2 enlaces + 2 pares solitarios = 8. Cada H tiene 2. Respuesta: H–O–H con dos pares solitarios en el O.

3. Dibuja la estructura de Lewis del ion nitrato NO₃⁻ y halla el total de electrones.

Paso 1: 5 + 3 × 6 + 1 = 24 electrones. Paso 2: N central con tres enlaces simples N–O (se usan 6), sobran 18. Paso 3: Da a cada O tres pares solitarios (se usan 18). El N solo tiene 6. Paso 4: Convierte un par solitario de un O en un enlace doble: un N=O y dos N–O. Respuesta: 24 electrones; un N=O, dos N–O⁻ (tres formas de resonancia equivalentes).

4. Halla la carga formal de cada átomo del O₃ (O=O–O).

Paso 1: O de la izquierda (enlace doble): V = 6, L = 4, B = 4 → 6 − 4 − 2 = 0. Paso 2: O del medio: V = 6, L = 2, B = 6 → 6 − 2 − 3 = +1. Paso 3: O de la derecha (enlace simple): V = 6, L = 6, B = 2 → 6 − 6 − 1 = −1. Paso 4: Comprobación: 0 + 1 − 1 = 0 = carga del O₃. ✓

5. Halla la carga formal del N en el NH₄⁺.

Paso 1: El N tiene V = 5. Paso 2: No tiene pares solitarios, L = 0. Cuatro enlaces N–H, B = 8. Paso 3: CF = 5 − 0 − 8/2 = +1. Paso 4: Cada H: 1 − 0 − 1 = 0. Total = +1 = carga del ion. ✓

6. ¿Qué estructura de Lewis del CO₂ es mejor: O=C=O u O≡C–O? Usa la carga formal.

Paso 1: O=C=O: cada O: 6 − 4 − 2 = 0; C: 4 − 0 − 4 = 0. Todas son cero. Paso 2: O≡C–O: el O con enlace triple: 6 − 2 − 3 = +1; C: 0; el O con enlace simple: 6 − 6 − 1 = −1. Paso 3: Gana la que tiene las cargas formales más pequeñas. Respuesta: O=C=O es la mejor estructura.

7. Ordena NaCl, MgO y KCl de menor a mayor energía reticular y explica por qué.

Paso 1: El MgO tiene iones con carga 2+ y 2−; los otros tienen 1+ y 1−. Más carga → energía reticular mucho mayor. Paso 2: El K⁺ es más grande que el Na⁺. Ion más grande → iones más separados → menor energía reticular. Respuesta: KCl (717) < NaCl (788) < MgO (≈ 3890 kJ mol⁻¹).

Errores comunes

Test de práctica

1. La regla del octeto dice que los átomos tienden a tener, en su capa externa, este número de electrones:
2. Carga formal =
3. ¿Qué molécula tiene un octeto incompleto en el átomo central?
4. ¿Cuál tiene la mayor energía reticular?
5. Un enlace iónico se forma con facilidad entre átomos con:

Práctica: responde tú mismo

Escribe o elige tu respuesta y pulsa Comprobar. Usa la pista si te atascas; la solución completa aparece después de responder.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el modelo de Kossel y Lewis?

Es la idea de 1916 de que los átomos se enlazan para alcanzar un octeto parecido al de un gas noble. Kossel explicó el enlace iónico (transferencia de electrones); Lewis explicó el enlace covalente (electrones compartidos) y dibujó los electrones como puntos.

¿Cuál es la fórmula de la carga formal?

Carga formal = V − L − B/2: electrones de valencia menos electrones de pares solitarios menos la mitad de los electrones de enlace alrededor del átomo.

¿Por qué es importante la energía reticular?

Indica con qué fuerza se sujetan los iones en el cristal. Una energía reticular grande explica por qué se forman los compuestos iónicos aunque crear los iones cueste energía, y por qué tienen puntos de fusión altos.

Dónde se estudia

Canada (Ontario)Grade 11B. Matter, Chemical Trends, and Chemical Bonding
ItalySecondaria di secondo grado – classe 3ªChemistry
ItalySecondaria di secondo grado – classe 3ªChemistry
ItalySecondaria di secondo grado – classe 4ªChemistry
ItalySecondaria di secondo grado – classe 4ªChemistry
NetherlandsHAVO 4 (bovenbouw, 2e fase)Substances and materials
NetherlandsVWO 4 (bovenbouw, 2e fase)Substances and materials
RomaniaClasa a IX-aChemical bonds
RomaniaClasa a IX-aChemical bonds
RomaniaClasa a IX-aChemical bonds
RomaniaClasa a IX-aChemical bonds
Spain2º ESOMatter
Spain3º ESOMatter
Spain4º ESOMatter
Spain1º BachilleratoChemical bonding and structure of matter
Ukraine11 класChemical bonding and structure
CBSE (India)Class 11Chemical Bonding and Molecular Structure
England (GCSE, A level)Year 123.1 Physical chemistry
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 9Matter
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 11Atomic Structure and Properties
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 11Compound Structure and Properties
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 11Chemical Reactions
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 11Structure and properties of matter
Japan高校1年Composition of substances
South Korea고등학교 1학년Matter and regularity
South Korea고등학교 2학년Structure and properties of matter
South Korea고등학교 3학년Bonding and molecules
FrancePremièreMatter and its changes
FrancePremièrePhysics-chemistry: Constitution of matter
Russia11 классTheoretical foundations of chemistry
Russia11 классTheoretical foundations of chemistry
China高一Ch.4 Structure and periodic law

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