Estrutura de Lewis

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Aos diferentes átomos põe-se-lhes um ponto (ou uma cruz) ao redor de seu símbolo pela cada elétron da camada de valência. Como a quantidade máxima de elétrons possível são oito, se colocam por casais: uma na parte superior, outra na inferior, um par à esquerda e outro à direita. Primeiro deve-se pôr um na cada posição, e depois se completam os casais, exceção do hélio; seus dois elétrons aparecem juntos.

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As moléculas mais simples têm um átomo central que fica rodeado pelo resto de átomos da molécula. Nas moléculas formadas por vários átomos de um elemento e um só de outro elemento diferente, este último é o átomo central. Nos compostos criados por átomos diferentes de diferentes elementos, o menos eletronegativo é o átomo central, uma exceção é o Oxigênio. Geralmente, nestas moléculas singelas primeiro há de se unir cada átomo não central com o central mediante uma ligação química simples. Em alguns casos é difícil determinar o átomo central, em geral quando todos os átomos dos elementos do composto aparecem mais de uma vez na molécula. Nestas ocasiões, a determinação de quais átomos se encontram unidos a quais átomos se deve realizar de algum outro modo, já seja por prova e erro ou mediante o conhecimento prévio de estruturas que possam resultar similares.

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Quando a estrutura de Lewis é molecular há que utilizar formulas adequadas. O número total de elétrons representados em um diagrama de Lewis tanto faz à soma dos elétrons de valência da cada átomo. Os elétrons que não se encontram na camada de valência de um determinado átomo não se representam. Quando os elétrons de valência têm sido determinados, devem localizar na estrutura. Eles devem ser localizados inicialmente como pares livres: um par de pontos pela cada par de elétrons disponível. Os pares livres devem-se pôr inicialmente nos átomos externos (com exceção do hidrógeno) até que a cada átomo externo tem oito elétrons em pares de vinculação e pares livres; os pares livres extra devem ser localizados no átomo central. Quando há dúvidas, os pares livres devem ser localizados no átomo ou átomos mais eletronegativo primeiro. Uma vez que todos os pares livres têm sido localizados, os átomos, especialmente os centrais, podem não ter um octeto de elétrons. Nesse caso, os átomos devem formar uma ligação dupla; um par livre de elétrons é movido para formar uma segunda ligação entre os dois átomos. Bem como o par de ligação compartilhada entre os dois átomos, o átomo que originalmente tinha o par livre segue tendo um octeto; e o outro átomo agora tem dois elétrons mais em sua última camada.

Segundo a regra do octeto, os átomos são mais estáveis quando conseguem oito elétrons na camada de valência, sejam pares solitários ou compartilhados mediante a ligação covalente. Considerando que a cada ligação covalente simples contribui dois elétrons à cada átomo da união, ao desenhar um diagrama ou estrutura de Lewis, há que evitar atribuir mais de oito elétrons à cada átomo. No entanto, há algumas exceções. Por exemplo, o hidrógeno tem um só orbital em sua camada de valência, a qual pode aceitar como máximo dois elétrons; por isso, só pode compartilhar seu orbital com só um átomo formando um só ligação química. Por outra parte, os átomos não metálicos a partir do terceiro período podem formar "octetos expandidos" isto é, podem conter mais que oito orbitais em sua camada de valência, pelo geral colocando os orbitais extra em sub níveis.

Em termos de estruturas de Lewis, carga formal utiliza possíveis estruturas topológicas e de ressonância para descrever, comparar e avaliar determinada carga eletrônica aparente de cada átomo dentro, com base na sua estrutura de pontos de elétrons, assumindo ligações covalentes exclusivas ou ligações não polares. Usada na determinação de possíveis re-configurações eletrônicas quando se refere ao mecanismos de reação, e muitas vezes resulta no mesmo sinal que a carga parcial do átomo, com exceções. Em geral, a carga formal de um átomo pode ser calculada através da seguinte fórmula, assumindo definições não padronizadas: O ônus formal do átomo é calculado como a diferença entre o número de elétrons de valência que um átomo neutro poderia ter e o número de elétrons que pertencem a ele na estrutura de Lewis. Os elétrons nas ligações covalentes são divididos equitativamente entre os átomos envolvidos na ligação. O total do ônus formal em um íon que deve ser igual ao ônus do íon, e o total do ônus formal de uma molécula neutra deve ser igual a zero.

Para algumas moléculas e íons, é difícil determinar quais pares livres deve ser movido para formar ligações duplas ou triplas. Este é, por vezes, o caso quando vários átomos do mesmo tipo rodeiam o átomo central, e é especialmente comum para os íons poliatômicos. Quando esta situação ocorre, a estrutura de Lewis da molécula é dita ser uma estrutura de ressonância, e a molécula existe como um híbrido de ressonância. Cada uma das diferentes possibilidades é sobreposta sobre os outros, e a molécula é considerada como tendo uma estrutura de Lewis equivalente a uma média desses estados. O íon de nitrato ( N O 3 − {\displaystyle {NO_{3}}^{-}} ), por exemplo, tem de formar uma ligação dupla entre o azoto e um de oxigénio de satisfazer a regra do octeto de azoto. Contudo, porque a molécula é simétrica, não importa qual dos formulários do oxigénio da ligação dupla. Neste caso, existem três possíveis estruturas de ressonância. Expressando ressonância quando desenho estruturas de Lewis pode ser feito tanto pelo desenho cada uma das possíveis formas de ressonância e colocando setas de duas pontas entre eles ou usando linhas tracejadas para representar as ligações parciais (embora este último é uma boa representação do híbrido de ressonância que é não, formalmente falandas, uma estrutura de Lewis).