2B. 1 Desenhe a estrutura de Lewis de (a)
(b)
(c)
(d)
.
2B. 2 Desenhe a estrutura de Lewis de (a)
(b)
(c)
; (d)
.
2B. 2 Desenhe a estrutura de Lewis de (a)
Passo 1
O enunciado pede para desenhar as estruturas de Lewis dos seguintes compostos (lista dos que foram fornecidos):
- (2B.1) (a)
, (b) , (c) , (d) . - (2B.2) (a)
, (b) (interpreto aqui que a intenção foi ; francium ligado a arsênio é extremamente improvável em exercícios; portanto vou tratar como ), (c) , (d) .
Informações relevantes (valências atômicas que usarei para contar elétrons):
-
4 elétrons de valência. -
6 elétrons de valência. -
5 elétrons de valência. -
7 elétrons de valência. -
7 elétrons de valência. -
6 elétrons de valência. -
5 elétrons de valência. -
4 elétrons de valência. -
1 elétron de valência. -
3 elétrons de valência.
O objetivo para cada molécula será (procedimento a aplicar, listado aqui como informação do que entregar): determinar o átomo central, contar elétrons de valência totais, montar esqueleto com ligações simples, distribuir pares eletrônicos para completar octetos (quando aplicável), ajustar com ligações múltiplas se necessário, e verificar cargas formais.
Passo 2
Regras e ferramentas que vou usar (explicadas devagarinho):
- Contagem de elétrons de valência: somar os elétrons de valência de cada átomo da molécula. Isso dá o total de elétrons que devemos representar na estrutura de Lewis.
- Escolha do átomo central: normalmente é o átomo menos eletronegativo (exceto H, que nunca é central). Geralmente C, N, O, S, Si, In, As podem ser centrais; H e halogênios usualmente são terminais.
- Montagem do esqueleto: ligar o átomo central a cada átomo terminal por ligações simples (cada ligação = 2 elétrons). Subtrair esses elétrons da contagem total.
- Distribuição dos elétrons restantes: primeiro completar o octeto dos átomos terminais (normalmente halogênios e O) colocando pares isolados ao redor deles; depois colocar os pares restantes no átomo central.
- Verificar o octeto do átomo central: se faltar octeto para átomos como C, N, O, Si, etc., considerar formar ligações múltiplas (dupla/tríplice) movendo pares isolados de átomos vizinhos para formar ligações.
- Formal charge (carga formal): quando necessário, calculo com a fórmula
- Aqui “não-ligantes” = número de elétrons em pares isolados sobre o átomo; “ligantes” = número total de elétrons em ligações envolvendo esse átomo. O objetivo é preferir estruturas com cargas formais próximas de zero e com cargas negativas concentradas nos átomos mais eletronegativos.
- Exceções: elementos do 3º período em diante podem, às vezes, expandir o octeto (S, P, etc.). Elementos do grupo 13 (B, Al, Ga, In …) frequentemente ficam com 6 elétrons (deficiência de octeto) em compostos covalentes simples; isso é aceitável em estruturas de Lewis para esses casos.
Agora aplico o procedimento passo a passo em cada molécula. Vou mostrar a contagem e as justificativas explícitas para que você reproduza na prova.
Passo 3
- Contagem de elétrons:
e . Total elétrons de valência. - Átomo central:
(menos eletronegativo que Cl). Esqueleto: mais as outras duas Cl ligadas ao C (quatro ligações simples). Cada ligação usa 2 elétrons, então as 4 ligações usam elétrons. Restam elétrons. - Distribuição: primeiro completar os octetos dos cloros. Cada Cl precisa de 6 elétrons não-ligantes (3 pares) além do par compartilhado na ligação. Para quatro Cls isso usa
elétrons, que é exatamente o que resta. Então cada Cl fica com três pares isolados; o C não recebe pares isolados. - Verificação de octeto e cargas formais: cada Cl tem 8 elétrons efetivos (1 ligação + 3 pares isolados) e carga formal
. O C tem 4 ligações (8 elétrons) e carga formal . Tudo zerado.
Passo 4
- Contagem de elétrons:
. Total elétrons. - Átomo central:
(normalmente central). Esqueleto inicial: e (três ligações simples). Ligações iniciais usam elétrons. Restam elétrons. - Distribuição inicial: completar octetos dos terminais primeiro — cada Cl recebe 6 elétrons não-ligantes
usados; sobra elétrons para o oxigênio e o carbono. Coloca-se os 6 no oxigênio como 3 pares isolados: então o O teria apenas uma ligação simples + 3 pares = 8 elétrons. Mas aí o carbono teria só 3 ligações simples (6 elétrons), não completando o octeto. - Ajuste para completar o octeto do C: converte um par isolado do oxigênio em uma ligação adicional, formando assim uma ligação dupla
. Após isso: O tem 2 pares isolados + a ligação dupla; C tem 3 ligações (2 simples a Cl e 1 dupla a O) totalizando 8 elétrons. - Cargas formais: O (double bond) tem
. Cada Cl tem . C tem . Estrutura ótima com todas cargas formais zero.
Passo 5
- Contagem de elétrons:
. Total elétrons. - Átomo central:
(menos eletronegativo que O e F). Esqueleto: com duas ligações simples iniciais. Ligações usam elétrons. Restam elétrons. - Completar octetos nos terminais: O precisa de 6 elétrons não-ligantes para completar seu octeto (já tem uma ligação), F precisa de 6 não-ligantes (já tem uma ligação). Isso consome
elétrons, sobrando elétrons que vão ao nitrogênio como um par isolado. Situação após isso: O: 1 ligação + 3 pares = 8 elétrons; F: 1 ligação + 3 pares = 8 elétrons; N: 2 ligações + 1 par isolado = 6 elétrons (não satisfaz octeto). - Ajuste formando ligação múltipla: para dar octeto ao N, formamos uma ligação dupla entre N e O (movendo um par isolado do O para a ligação). Resultado: estrutura com
. Agora contagem de elétrons: ligações — uma dupla (4 elétrons) e uma simples (2 elétrons) = 6 elétrons; pares isolados: O tem 2 pares (4 e⁻), F tem 3 pares (6 e⁻), N tem 1 par (2 e⁻); total . - Cargas formais: calcular rapidamente:
- O:
. - N:
. - F:
.
Portanto estrutura neutra e octetos satisfeitos. Conclusão: estrutura de Lewis écom pares isolados adequados (O com 2 pares, N 1 par, F 3 pares).
Passo 6
- Contagem de elétrons:
. Total elétrons. - Átomo central:
. Esqueleto: N ligado a três F por ligações simples. Ligações usam elétrons. Restam elétrons. - Distribuição: cada F recebe 3 pares isolados (6 elétrons cada), total
elétrons usados. Sobra elétrons que são colocados como um par isolado no N. Resultado: N com 3 ligações + 1 par isolado (octeto satisfeito). Cálculo de cargas formais: todas zero (F: ; N: ). Estrutura final: N central com três ligações simples a F e um par isolado no N.
Passo 7
- Contagem:
. Total elétrons. - Átomo central:
. Esqueleto: com duas ligações simples (4 elétrons). Restam elétrons. - Distribuição: completar os cloros primeiro com 3 pares isolados cada (12 elétrons), sobrando
elétrons que colocamos como 2 pares isolados no enxofre. Resultado: S com duas ligações e dois pares isolados (análoga à água: formato angular). Cargas formais zero. Octeto do S: 2 ligações (4 e⁻) + 4 e⁻ não-ligantes = 8 e⁻ — satisfaz o octeto.
Passo 8
(lembrando que interpretei
como
)
- Contagem:
. Total elétrons. - Átomo central:
. Esqueleto: As ligado a três F por ligações simples (6 elétrons usados). Restam elétrons. - Distribuição: colocar 3 pares isolados em cada F usa
elétrons; sobra elétrons que ficam como um par isolado em As. Resultado: As tem 3 ligações + 1 par isolado (octeto satisfeito: 3×2 + 2 = 8). Cargas formais zero. Geometricamente isso é piramidal (como e ).
Passo 9
- Contagem:
. Total elétrons. - Átomo central:
. Esqueleto: Si ligado a quatro H por ligações simples. Ligações usam elétrons — nenhum elétron restante. Cada H tem 2 elétrons (a ligação), satisfazendo sua “regra do H” (dueto). O Si tem 4 ligações = 8 elétrons, octeto satisfeito. Cargas formais zero. Estrutura simples tetraédrica.
Passo 10
- Contagem:
. Total elétrons. - Átomo central:
. Esqueleto: In ligado a três Cls por ligações simples. Ligações usam elétrons. Restam elétrons. - Distribuição: completar octetos dos cloros: cada Cl recebe 3 pares isolados (6 e⁻), então
elétrons usados — nada sobra para In. Resultado: In tem três ligações e nenhum par isolado, portanto tem apenas 6 elétrons ao redor (deficiência de octeto). Isso é comum para elementos do grupo 13; a carga formal de todos os átomos é zero (In: ; Cl: ). Em alguns compostos reais In pode coordenar adicionalmente (por dadores de par) formando polímeros, mas a estrutura de Lewis simples é In com três ligações a Cls e sem pares isolados no In.
Resposta
(a)
C central com quatro ligações simples a quatro Cl; cada Cl com três pares isolados; C sem pares isolados.
(b)
C central com dupla ligação a O (
) e ligações simples a dois Cl; O com dois pares isolados; cada Cl com três pares isolados.
(c)
N central com dupla ligação a O e ligação simples a F (
); O com dois pares isolados; N com um par isolado; F com três pares isolados.
(d)
N central com três ligações simples a F e um par isolado em N; cada F com três pares isolados.
(a)
S central com duas ligações simples a dois Cl e dois pares isolados em S; cada Cl com três pares isolados.
(b)
As central com três ligações simples a três F e um par isolado em As; cada F com três pares isolados.
(c)
Si central com quatro ligações simples a quatro H; nenhum par isolado (tetraédrica).
(d)
In central com três ligações simples a três Cl e nenhum par isolado em In (In tem 6 elétrons ao redor — comportamento comum de grupo 13); cada Cl com três pares isolados.