Indica la estructura de Lewis de CH4

Estructura de Lewis: Es una representación bidimensional de la estructura de un compuesto químico. En este tipo de representación los enlaces químicos entre los átomos que forman una molécula se representan mediante guiones o pares de puntos, que significan la existencia de dos electrones. También son representados los electrones libres que existen sobre los átomos, para esto se colocan puntos sobre cada átomo.

--- En la estructura de Lewis se representan solo los electrones de valencia, que son los electrones que ocupan el último nivel de energía en los átomos y son los que participan en la formación de enlaces químicos.

--- Para representar correctamente la estructura de Lewis es necesario que se cumpla la Regla del Octeto.

Regla del Octeto: Establece que un átomo de un elemento químico obtiene su estabilidad máxima cuando completa su capa de valencia con 8 electrones. Por esta razón, los átomos ganan electrones, pierden electrones o comparten electrones, en un intento de completar su capa de valencia con 8 electrones. Claro, esta regla también tiene algunas excepciones.

En el caso del metano (CH₄) planteamos la distribución electrónica de cada uno de sus átomos, así podremos ver cuántos electrones tiene cada uno en su capa de valencia. Para esto, utilizamos sus números atómicos Z.

• Carbono (Z = 6):

1s² 2s² 2p⁴

--Aplicando la regla de Hund:

1s² 2s² 2p_x² 2p_y¹ 2p_z¹

--- Pero en el metano el carbono tiene hibridación sp³, lo que implica que uno de los electrones del orbital 2s pase al orbital 2p, formando así, 4 orbitales sp³, de esta forma el compuesto es más estable. Entonces, la distribución electrónica queda:

1s² 2(sp³)¹ 2(sp³)¹ 2(sp³)¹ 2(sp³)¹

--- Este tipo de hibridación tiene geometría tetraédrica con ángulos de 109.5 grados entre sus pares de átomos, lo que significa que la molécula tendrá forma de tetraedro.

--- Además, se puede ver en esta distribución electrónica que el átomo de carbono tiene 4 electrones desapareados en su último nivel de energía, los cuales deberá compartir con los átomos de hidrógeno, para formar los 4 enlaces químicos del metano, y también para garantizar cumplir la Regla de Octeto.

• Hidrógeno (Z = 1):

1s¹

Pero como el metano tiene 4 átomos de hidrógeno, entonces se formarán 4 enlaces químicos entre cada uno de los átomos de hidrógeno y el carbono. De esta forma se cumple la Regla del Octeto para el carbono, y no para el hidrógeno, pero igualmente está bien, porque el hidrógeno es una de las excepciones, donde no se cumple la Regla del octeto.

Regla de Hund: Establece que los electrones localizados en un mismo nivel de energía se representan lo más desapareados posible, así se logra la configuración atómica de mayor estabilidad.

Distribución electrónica: Indica la manera en que los electrones se localizan y organizan alrededor del átomo según el modelo de capas atómicas.

Orbital atómico: Es la región del espacio alrededor del átomo donde es más probable encontrar un electrón. Es una función que describe el comportamiento de ese electrón.

Hibridación: Es la interacción de orbitales atómicos para formar orbitales híbridos, que son más estables.