1.47 O ozônio (O3) 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:
OOO+

(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 O3, 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
O1O2=O3
onde
– entre O1 e O2 há uma única ligação;
– entre O2 e O3 há uma dupla ligação.
Cada átomo de oxigênio deve completar o octeto com pares não ligados de elétrons.

Passo 3

Para cada átomo calculamos a carga formal por
CF = V - l(Nnão-lig + tfrac12,Nligr) ã
onde V=6 é o número de elétrons de valência do oxigênio.
O1 (só uma ligação): tem 3 pares não-ligados ( 6 elétrons) e 1 ligação ( 2 elétrons).
CF(O1) = 6 - (6 + tfrac12cdot2) = 6 - 7 = -1
O2 (uma simples + uma dupla =3 ligações): tem 1 par não-ligado ( 2 elétrons) e 3 ligações ( 6 elétrons).
CF(O2) = 6 - (2 + tfrac12cdot6) = 6 - 5 = +1
O3 (dupla ligação): tem 2 pares não-ligados ( 4 elétrons) e 2 ligações ( 4 elétrons).
CF(O3) = 6 - (4 + tfrac12cdot4) = 6 - 6 = 0
Logo, nesta estrutura
O1 tem carga -1,
O2 tem carga +1 e
O3 é neutro.

Passo 4

A estrutura de ressonância equivalente troca a posição da dupla ligação, ou seja:
O1=O2O3
Agora O1 fica neutro, O2 carrega +1 e O3 fica com -1. 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
1+22 = 1,5
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 O1O2=O3: O1 tem carga formal -1, O2 tem +1, O3 é neutro.
(b) A estrutura equivalente é O1=O2O3, com cargas formais invertidas.
(c) As duas ligações O–O têm ordem de ligação 1,5 e, portanto, comprimentos idênticos e intermediários entre ligações simples e duplas.

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