OZONO

OZONO

La molécula de ozono, O3, es un sistema sencillo, compuesto por tres átomos de oxígeno.

Un átomo de oxígeno central, está enlazado a los otros dos átomos de O de forma que los dos enlaces forman entre sí un ángulo de casi 120º.

Explicar la estructura electrónica de la molécula, es decir, como se enlazan los tres átomos para alcanzar una estructura estable es notablemente más complicado. De acuerdo con los principios más básicos de la mecánica cuántica (regla del octeto de Lewis), cada átomo en una molécula estable tiene que tener exactamente 8 electrones de valencia (la capa de valencia es el nivel electrónico de mayor energía de un átomo que tiene por lo menos un electrón).

La estructura electrónica del átomo de oxígeno es 1s2 2s2 2p4 (el valor 1 ó 2 representa el nivel electrónico, la letra es el tipo de orbital, y el superíndice es el número de electrones dentro de ese orbital). El nivel de valencia del átomo de oxígeno es el 2, donde tiene 6 electrones.

Para conseguir los dos electrones que le faltan para su estabilidad, el oxígeno forma enlaces covalentes (compartiendo electrones con otros átomos) o iónicos (captando o cediendo electrones). A su vez, los enlaces pueden ser simples (se comparten 2 electrones), dobles (se comparten 4 electrones), o triples (se comparten 6 electrones). La estructura del ozono presenta un problema para explicar el enlace a partir de este modelo sencillo.

El átomo de oxígeno central forma dos enlaces simples, uno con cada uno de los oxígenos laterales, pero estos no forman más que un enlace, así que no acaban de completar su última capa. En realidad, no existe una única estructura, sino 2, para justificar el enlace en el ozono:

Si se analiza la estructura 1, comprobamos que cada uno de los oxígenos tiene 8 electrones rodeándole. Cada o alrededor de O representa un electrón. Por cada enlace (¾) hay que contar dos electrones. De esta forma, se tiene:

Como se puede ver, en la estructura 1 existe enlace simple entre los oxígenos 1 y 2 y enlace doble entre los oxígenos 2 y 3. En este caso, la distancia entre los oxígenos 1 y 2 debería ser mayor que entre 2 y 3, ya que el enlace doble es más fuerte, y por tanto más corto, que el enlace doble. Sin embargo, las longitudes medidas de ambos enlaces son idénticas, de 1.28 Å.

Los enlaces entre los oxígenos son iguales. Es obvio que si analizamos la estructura 2, los tres oxígenos cumplen también la regla de Lewis. Las dos estructuras son equivalentes, pero la estructura real es intermedia entre las dos representadas, sin que exista un modelo de enlace sencillo para poder representarla.

Cuando una molécula, como es el caso del O3, necesita más de una estructura electrónica (ideal) para poder explicarse, se dice que presenta resonancia. La doble flecha entre las

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