42- (Atkins 2007) Escreva as estruturas de Lewis e prediga as formas de:
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) escrever a estrutura(s) de Lewis da molécula
e (2) predizer a(s) forma(s) geométrica(s) da molécula.
Informações dadas (implícitas no enunciado) que vamos usar: os átomos presentes são oxigênio ( ), antimônio (
) e três cloros (
). Não há figuras adicionais. Vou usar apenas a fórmula e os números de elétrons de valência dos átomos.
Informações dadas (implícitas no enunciado) que vamos usar: os átomos presentes são oxigênio (
Passo 2
Começamos contando os elétrons de valência totais — isso é essencial para montar a estrutura de Lewis. Os elétrons de valência usuais são:
tem
,
tem
e cada
tem
. Então o total é:
Temos
elétrons de valência para distribuir na estrutura de Lewis.
Passo 3
Decidir o átomo central: geralmente o átomo menos eletronegativo que não seja hidrogênio fica no centro. Entre
,
e
, o menos eletronegativo e maior é
. Logo, coloco
no centro e junto a ele
e as três
como átomos terminais.
Passo 4
Desenho inicial (esqueleto) com ligações simples entre o átomo central e os terminais:
(três
). Cada ligação simples usa
elétrons. Temos inicialmente
ligações (uma para cada
e uma para
), então usamos
Restam
elétrons para distribuir como pares isolados.
Passo 5
Distribuir elétrons restantes nos átomos terminais primeiro (regra prática para satisfazer octetos dos terminais). Cada
precisa de
pares isolados (
elétrons) para completar seu octeto, então para três
:
Subtraindo esses
dos
que restavam:
Colocamos esses
elétrons no oxigênio como pares isolados inicialmente. Assim o oxigênio teria
pares isolados + 1 ligação simples com
, o que lhe dá
elétrons (octeto preenchido).
Passo 6
Verificar formal charges da distribuição com ligações simples (situação atual): calcular carga formal pelo procedimento usual:
- Para cada
: valência menos elétrons não ligantes menos metade dos elétrons de ligação dá carga formal . - Para
com ligação simples: valência menos não ligantes menos metade da ligação dá carga formal . - Para
: valência menos não ligantes menos metade dos elétrons de ligação (metade de 8 elétrons ligados = 4) dá carga formal .
Logo, com apenas ligações simples obtivemos cargas formais
e
. Geralmente preferimos estruturas com menores cargas formais (preferivelmente zero) quando possível.
Passo 7
Tentar reduzir as cargas formais condensando um par isolado do oxigênio em uma ligação adicional com o antimônio, ou seja, formar uma ligação dupla
. Isso troca um par isolado do oxigênio por um par de ligação adicional entre
e
. Recontando elétrons: a ligação dupla utiliza dois pares (4 elétrons) entre
e
. Fazendo isso, a distribuição total dos
elétrons fica compatível sem violar octetos dos terminais:
- elétrons de ligação: ligação dupla
(4 e) + três ligações (3×2 = 6 e) → total de elétrons em ligações. - pares isolados: três
com 3 pares cada → elétrons; oxigênio agora com 2 pares isolados → elétrons. Soma: , que é o total correto.
Passo 8
Calcular cargas formais na estrutura com dupla ligação
:
- Oxigênio: valência
menos não ligantes menos metade dos elétrons de ligação (metade de 4 é 2) → . - Cada cloro:
. - Antimônio:
. (Aqui corresponde a metade dos 10 elétrons de ligação que rodeiam o Sb.)
Todas as cargas formais ficam, então a estrutura com e três simples é a mais provável (menor separação de carga formal).
Passo 9
Resumo da estrutura de Lewis obtida (descrição clara): o antimônio
no centro faz uma ligação dupla com o oxigênio e ligações simples com cada um dos três cloros. Em notação esquemática:
com o terceiro
também ligado ao
(os três
em volta do Sb) e pares isolados completos em cada
(3 pares) e em
(2 pares).
Passo 10
Determinar a geometria pela VSEPR: contamos as regiões de densidade eletrônica ao redor do átomo central
. Cada ligação (simples ou dupla) conta como uma região de densidade (ou domínio eletrônico). Temos 4 domínios ao redor de
: três ligantes
+ o oxigênio (a ligação dupla
conta como um domínio). Não há pares isolados em
na estrutura preferida. Então o número de domínios é
e o número de pares isolados é
, o que leva à geometria eletrônica e molecular tetraédrica. O ângulo ideal é
, embora a presença da dupla ligação tenda a causar pequena distorção (ligações múltiplas ocupam um pouco mais de espaço eletrônico), mas a forma geral é tetraédrica.
Resposta
Lewis: estrutura com
no centro ligado por ligação dupla a
e por três ligações simples a três
; todos os átomos com octeto preenchido e cargas formais zero.
Forma (geometria): tetraédrica (ângulos aproximadamente , com leve ajuste devido à ligação dupla).
Forma (geometria): tetraédrica (ângulos aproximadamente