1.47 O ozônio
é encontrado na atmosfera superior, na qual absorve radiação ultravioleta (UV) altamente energética e, consequentemente, proporciona à superfície da Terra um escudo protetor. Uma possível estrutura de ressonância para o ozônio é:
(a) Atribua quaisquer cargas formais necessárias aos átomos nessa estrutura.
(b) Escreva outra estrutura de ressonância equivalente para o ozônio.
(c) O que essas estruturas de ressonância preveem sobre os comprimentos relativos das duas ligações oxigênio-oxigênio do ozônio?
(a) Atribua quaisquer cargas formais necessárias aos átomos nessa estrutura.
(b) Escreva outra estrutura de ressonância equivalente para o ozônio.
(c) O que essas estruturas de ressonância preveem sobre os comprimentos relativos das duas ligações oxigênio-oxigênio do ozônio?
Passo 1
O enunciado trata do ozônio, cuja fórmula molecular é
, e pede (a) que atribuamos cargas formais a uma das estruturas de ressonância mostradas, (b) que escrevamos a estrutura de ressonância equivalente e (c) que comentemos o que tudo isso prediz sobre os comprimentos das ligações O–O. Vamos usar conceitos de estruturas de Lewis, carga formal e teoria de ressonância.
Passo 2
Na estrutura dada temos um esqueleto linear
onde
– entre e
há uma única ligação;
– entre e
há uma dupla ligação.
Cada átomo de oxigênio deve completar o octeto com pares não ligados de elétrons.
– entre
– entre
Cada átomo de oxigênio deve completar o octeto com pares não ligados de elétrons.
Passo 3
Para cada átomo calculamos a carga formal por
onde
é o número de elétrons de valência do oxigênio.
– (só uma ligação): tem
pares não-ligados (
elétrons) e
ligação (
elétrons).
–
–
(uma simples
uma dupla
ligações): tem
par não-ligado (
elétrons) e
ligações (
elétrons).
–
(dupla ligação): tem
pares não-ligados (
elétrons) e
ligações (
elétrons).
Logo, nesta estrutura
tem carga
,
tem carga
e
é neutro.
Passo 4
A estrutura de ressonância equivalente troca a posição da dupla ligação, ou seja:
Agora
fica neutro,
carrega
e
fica com
. Essas duas estruturas se combinam por ressonância.
Passo 5
Na descrição de ressonância cada ligação O–O é, em média, meio simples e meio dupla, ou seja, tem ordem de ligação
Isso prediz que as duas ligações no ozônio são equivalentes e têm comprimento intermediário entre uma ligação simples típica e uma ligação dupla típica.
Resposta
(a) No desenho
:
tem carga formal
,
tem
,
é neutro.
(b) A estrutura equivalente é , com cargas formais invertidas.
(c) As duas ligações O–O têm ordem de ligação e, portanto, comprimentos idênticos e intermediários entre ligações simples e duplas.
(b) A estrutura equivalente é
(c) As duas ligações O–O têm ordem de ligação