Estaba leyendo un artículo sobre una reacción química, y me encontré con la frase:
El átomo de oxígeno en este punto tiene tres enlaces y tiene una carga positiva neta
¿Cómo puede pasar esto? El oxígeno tiene 2 electrones faltantes en la capa de valencia. Por lo tanto, solo puede formar 2 enlaces como máximo, si ambos son enlaces sigma.
¿Significa que el tercer enlace no es covalente? ¿Puede suceder con un enlace de hidrógeno o un enlace iónico?
Considera la auto-ionización del agua:
$\ce{2H_2O -> H_3O^+ + OH^-}$
El primer oxígeno tiene tres enlaces, el segundo solo tiene uno.
Puedes pensar que la reacción se lleva a cabo cuando un par solitario en el oxígeno de una molécula de agua arranca el protón solo del hidrógeno de otra molécula de agua para formar un enlace covalente entre ellos utilizando solo el par solitario. El electrón del hidrógeno queda atrás y se queda con el oxígeno de la otra molécula.
Si calculas las cargas formales en cada oxígeno verás que el primero tiene una carga positiva y el segundo tiene una negativa. La carga formal es simplemente el número de valencia de electrones menos el número de enlaces menos los electrones no enlazantes (usando la estructura de Lewis) y es un método útil de contabilidad para pensar en dónde van/están los electrones y cuáles son las estructuras más estables.
Por cierto, ¿cómo crea un par solitario un enlace entre un átomo de hidrógeno? ¿No sería necesario solamente un hidrógeno? Dado que solo se requiere un hidrógeno. Si ambos electrones en el par solitario se unen de forma covalente al hidrógeno, el hidrógeno tendría 3 electrones, lo que sería inestable, ¿verdad?
Sí, si el par solitario y el electrón del hidrógeno estuvieran en el enlace entonces el hidrógeno tendría tres electrones, pero eso no sucede. El par solitario en el oxígeno básicamente arranca solo el protón del hidrógeno de la otra molécula dejando el electrón que ya estaba en aquel hidrógeno atrás.
@MichaelMshtc Este tipo de enlace covalente, donde ambos electrones de enlace provienen del mismo átomo, se llama enlace de coordenadas o a veces enlace covalente dativo. Es mucho más común de lo que podrías pensar, basándote en su cobertura en cursos introductorios de química.
Además del ion hidronio $\ce{H3O+}$, hay otras moléculas o iones que poseen tres enlaces de oxígeno. Todas las imágenes fueron tomadas de Wikipedia
Aquí cada oxígeno tiene tres enlaces simples, uno con el metal central y los otros dos con los hidrógenos.
Como el cloruro de vanadilo, oxocarbonilo de wolframio
óxido de trismesitiliridio
Y hay muchas más.....
Buena respuesta, pero no es el término que estoy intentando recordar de mis días de universidad. Como en un benceno.
@Paparazzi, lo siento, no entiendo lo que estás diciendo. ¿Estás buscando la resonancia del benceno?
El oxígeno tiene $6$ electrones en su capa externa.
Sin embargo, si le das una carga positiva quitando un electrón, entonces solo tendría $5$ electrones en su capa externa.
Por lo tanto, ahora puede formar $3$ enlaces mientras lleva una carga positiva.
Por lo general, puedes ver oxígeno trivalente en intermedios de reacciones, porque puedes protonar un oxígeno bivalente para hacerlo trivalente, y luego abrir uno de los dos enlaces originales para quedarte con nuevas moléculas.
Un oxígeno bivalente también se protona fácilmente porque tiene un par solitario, lo que lo convierte en un nucleófilo.
Los intermediarios de oxígeno trivalente en reacciones orgánicas también están estabilizados por resonancia porque la carga positiva puede ser compartida por el carbono en la vecindad inmediata.
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Si crees que eso es extraño, prueba con un carbono con tres, un carbono con cinco, un nitrógeno con cuatro o un boro con cuatro. Como quizás no estés acostumbrado a esto, verás más adelante que contar enlaces no siempre es simple, o incluso una cosa sensata para intentar.
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Bueno, si tiene una carga neta positiva, entonces probablemente le falten más de 2 electrones.