Apresentar a estrutura geométrica mais estável, e escrever as respectivas fórmulas de Lewis para:
molécula de formaldeído,
molécula de formaldeído,
Passo 1
O que o enunciado pede: apresentar a estrutura geométrica mais estável da molécula de formaldeído e escrever as respectivas fórmulas de Lewis.
Informações dadas implícitas no enunciado que vamos usar: a fórmula molecular é (dois hidrogênios, um carbono, um oxigênio). Não há outras figuras ou dados adicionais.
Informações dadas implícitas no enunciado que vamos usar: a fórmula molecular é
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência (passo obrigatório para montar estruturas de Lewis). Vou somar os elétrons de valência de cada átomo:
Portanto temos
elétrons de valência para distribuir na molécula. Dica: cada H precisa de 2 elétrons (dueto), C e O preferem regra do octeto (8 elétrons ao redor).
Passo 3
Escolha do esqueleto (colocação dos átomos): carbono costuma ser o átomo central em compostos orgânicos com H e O. Então montamos o esqueleto:
com o oxigênio ligado ao carbono:
Ou seja, C ligado aos dois H e ao O.
Passo 4
Distribuição inicial de elétrons e formação de ligações simples: cada ligação simples usa 2 elétrons. Se ligar C aos dois H e ao O com ligações simples usamos
ligações
elétrons. Restam
Esses elétrons restantes devem ser colocados como pares livres, preferindo completar primeiro o octeto dos átomos mais eletronegativos (oxigênio).
Passo 5
Tentar completar octetos com pares livres: se colocarmos os 6 elétrons (3 pares) todos no oxigênio, o oxigênio teria 3 pares livres + 1 ligação simples = 8 elétrons — octeto satisfeito. O carbono com três ligações simples teria apenas 6 elétrons (violação do octeto). Para dar ao carbono o octeto precisamos transformar a ligação C–O em uma ligação dupla (compartilhar mais um par de elétrons entre C e O). Assim formamos a única dupla razoável:
Depois disso a distribuição fica: cada H com 1 ligação (dueto satisfeito), C com 3 ligações totais (duas C–H simples e uma C=O dupla) — contando elétrons ao redor do C:
, octeto satisfeito; O com uma ligação dupla (4 elétrons compartilhados) mais dois pares livres (4 elétrons não ligantes) — octeto satisfeito.
Passo 6
Desenho explícito da estrutura de Lewis principal (coloquei os pares livres do oxigênio como dois dois-pontos, cada “:” representa um par de elétrons):
Interpretação prática: O está ligado ao C por uma dupla ligação e tem dois pares livres; cada H está ligado ao C por uma ligação simples.
Passo 7
Cálculo das cargas formais para verificar a melhor estrutura (fórmula geral que usamos):
onde
= elétrons de valência do átomo isolado,
= elétrons não-ligantes (pares livres) no átomo na estrutura,
= elétrons envolvidos em ligações em torno desse átomo (contando todos os elétrons em ligações).
Calculemos para a estrutura com a dupla C=O:
- Hidrogênio:
Cada H tem carga formal . - Carbono:
C tem carga formal . - Oxigênio:
O tem carga formal .
Todas as cargas formais são zero — ótima notícia: isso indica que a estrutura com C=O dupla é a forma principal (mais estável) porque minimiza separações de carga.
Passo 8
Resonância: existe uma forma de ressonância menor em que a dupla C=O é representada como uma ligação simples C–O e o oxigênio carrega carga negativa enquanto o carbono carrega carga positiva:
Nessa forma o oxigênio teria três pares livres (carga
) e o carbono ficaria com só 6 elétrons formalmente (carga
). Essa forma contribui pouco porque introduz cargas separadas; a estrutura com a dupla ligação e cargas formais zero é energeticamente mais favorável. Portanto a ressonância existe, mas seu peso é pequeno.
Passo 9
Geometria e hibridização (explicação didática curta): ao redor do carbono há três regiões de densidade eletrônica (duas ligações C–H e a ligação C=O, onde a dupla conta como uma região). Três regiões implicam geometria eletrônica trigonal plana e hibridização
para o carbono, com ângulos próximos de
. Consequência: a molécula é plana (todos os átomos no mesmo plano), e o carbono e oxigênio usam
(o oxigênio também tem três regiões: uma ligação dupla + dois pares).
Resposta
Geometria: trigonal planar em torno do carbono (molécula plana), hibridização
, ângulos aproximadamente
.
Fórmulas de Lewis: forma principal (mais estável)
forma de ressonância menor