La struttura di Lewis di ioni poliatomici

Chiara ha scritto:

Salve; le scrivo in merito a un problema sulla simbologia di Lewis. Stavo cercando di fare questo esercizio.

Rappresenta la simbologia di Lewis completa dei seguenti composti ionici:

1. cloruro di ammonio, NH₄⁺Cl^-
2. ipoclorito di sodio, Na⁺ClO^-

Ho anche guardato nelle soluzioni ma non capisco la logica con cui si formano gli ioni positivi e negativi. Grazie in anticipo.

Rispondo così:

Gli ioni sono atomi elettricamente carichi che si formano quando gli atomi cedono o acquistano uno o più elettroni. Come certamente sai, in ogni atomo ci sono tanti protoni nel nucleo quanti elettroni nella nuvola elettronica che circonda il nucleo; poiché la quantità di carica elettrica positiva di ciascun protone è uguale alla quantità di carica elettrica negativa di ciascun elettrone, gli atomi sono elettricamente neutri.

Può accadere, tuttavia, che un atomo ceda uno o più dei suoi elettroni esterni a un altro atomo. L’atomo che li cede perde cariche elettriche negative con la conseguenza che un pari numero di cariche positive non sono più neutralizzate; l’atomo diventa così uno ione positivo, detto anche catione. Al contrario, l’atomo che riceve elettroni ha più cariche elettriche negative che positive e si trasforma in ione negativo, detto anche anione.

Lo ione NH₄⁺ è uno ione poliatomico che, pur essendo più articolato come struttura rispetto a uno ione monoatomico, ha nel complesso un elettrone in meno di tutti i protoni contenuti negli atomi che lo costituiscono. Per rappresentarlo con la simbologia di Lewis, devi ricordare che si contano soltanto gli elettroni dello strato esterno di ciascun atomo, che ciascun elettrone si disegna con un puntino e che tra gli atomi uniti da un legame covalente c’è una coppia di elettroni, e bisogna quindi disegnare due puntini appaiati.

Per rappresentare lo ione NH₄⁺ servono quindi 8 puntini; infatti, la somma degli elettroni esterni dell’atomo di azoto (5) e dei quattro atomi di idrogeno che possiedono un elettrone ciascuno (4×1), è 9, ma lo ione ha una carica positiva ed ha quindi un elettrone in meno. Tra l’atomo di azoto e i 4 atomi di idrogeno vanno quindi disposti 8 elettroni appaiati a due per due; così facendo l’azoto ha intorno a sé otto elettroni, cioè un ottetto elettronico, e ogni atomo di idrogeno può contare su due elettroni che completano il suo strato elettronico esterno. Con la simbologia di Lewis, pertanto, lo ione ammonio si rappresenta così:

Per quanto riguarda lo ione Cl^-, invece, basta disegnare intorno al simbolo del cloro 8 puntini, sempre appaiati a due per due; un atomo di cloro, infatti, possiede 7 elettroni all’esterno, ma lo ione ha una carica negativa ed ha quindi un elettrone in più. Il composto ionico NH₄⁺Cl^- si rappresenta, pertanto, in questo modo:

Nello ione ipoclorito, ClO^-, vanno rappresentati 7 elettroni del cloro, 6 elettroni dell’ossigeno e 1 elettrone in più, avendo lo ione una carica negativa, per un totale di 14 elettroni, cioè 7 coppie di puntini. Una di queste vuole disposta tra il simbolo del cloro e quello dell’ossigeno, essendo gli atomi legati tra loro, e le coppie restanti si distribuiscono equamente intorno ai due simboli; in tal modo entrambi gli atomi sono circondati da un ottetto elettronico. Lo ione sodio, invece, va rappresentato semplicemente come Na⁺ dato che l’atomo di sodio, per diventare ione positivo, perde l’unico elettrone presente nel suo strato esterno.

Il composto ionico Na⁺ClO^-, pertanto, si rappresenta così:

                                                           Na⁺                                                         

Per capire bene come si scrivono le strutture di Lewis di molecole e ioni poliatomici, puoi anche leggere l’articolo pubblicato il 4 gennaio 2015 dal titolo “Le regole per scrivere le formule di struttura“. Buon lavoro!