Apresente as fórmulas de Lewis e calcule as cargas formais para cada átomo dos seguintes compostos:
(existe mais de uma forma de estrutura)
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para o composto de fórmula molecular
: apresentar as fórmulas de Lewis e calcular as cargas formais para cada átomo. Foi informado que existe mais de uma forma estrutural — ou seja, há isômeros estruturais. As informações relevantes que temos são:
(dois átomos de carbono, seis de hidrogênio, um de oxigénio) e a tarefa de obter as estruturas de Lewis possíveis e as cargas formais átomo a átomo.
Passo 2
Regras básicas para desenhar a estrutura de Lewis (passo a passo didático):
- Conte os elétrons de valência totais somando os elétrons de cada átomo. Vou explicar como fazer isso no próximo passo.
- Monte esqueletos plausíveis (ligações entre átomos). Para
os esqueletos razoáveis são (álcool: etanol) e (éter: dimetil éter). - Coloque ligações simples inicialmente; cada ligação usa dois elétrons.
- Distribua os elétrons restantes como pares isolados (lone pairs) primeiro nos átomos mais eletronegativos (aqui, oxigênio), até completar o octeto (ou duetos para
). - Ajuste (se necessário) com ligações múltiplas para satisfazer o octeto — não será necessário neste caso.
- Para calcular carga formal use a fórmula abaixo e aplique-a a cada átomo individualmente.
Fórmula da carga formal (vou explicar cada termo):
onde
-
= número de elétrons de valência do átomo isolado (ex.: , , ), -
= número de elétrons não compartilhados (pares isolados) atribuídos ao átomo na estrutura de Lewis (cada elétron conta 1), -
= número total de elétrons que participam de ligações ao redor do átomo (ou seja, soma dos elétrons de todas as ligações envolvendo esse átomo; cada ligação simples contribui com 2 eletrões).
Interpretação prática: em cada ligação, metade dos elétrons é “contada” para cada átomo (por isso o
). Se a FC dá zero, o átomo está eletronicamente “neutro” na distribuição de elétrons da estrutura de Lewis.
Passo 3
Calcule os elétrons de valência totais de
:
- Cada
tem elétrons de valência: . - Cada
tem : . -
tem .
Total:
Esse total (
) é o que usaremos para distribuir entre ligações e pares isolados nas estruturas.
Passo 4
Isômero 1: etanol (álcool), esqueleto
.
Desenho e contagem de elétrons (modo prático):
- Esqueleto de ligações: cada hidrogênio faz 1 ligação (6 ligações H–X no total), há uma ligação
e uma ligação . Isso totaliza ligações simples. - Elétrons usados em ligações:
elétrons. - Elétrons restantes para pares isolados:
elétrons, que colocamos no oxigênio como dois pares isolados (para completar o octeto de O).
Estrutura de Lewis (descritiva):
(mais formal:
, com dois pares isolados no oxigênio)
Agora calculamos as cargas formais átomo a átomo usando
.
- Para cada hidrogênio (
): . Em Lewis cada tem (sem pares isolados) e está em uma ligação simples ( ). Assim
Cada H tem carga formal
.
- Carbono terminal (o
do ): . Não tem pares isolados . Faz 4 ligações simples (3 H + 1 C), então .
- Carbono central (
ligado a C e O): também , , 4 ligações simples (2 H + 1 C + 1 O) ,
- Oxigênio (
em ): . Tem dois pares isolados elétrons. Faz duas ligações simples (uma com C, uma com H) .
Conclusão para etanol: todos os átomos têm carga formal
.
Passo 5
Isômero 2: dimetil éter (éter), esqueleto
.
Desenho e contagem de elétrons:
- Esqueleto de ligações: novamente há
ligações H–C (uma para cada H), e 2 ligações C–O (uma para cada ligação entre cada metil e o oxigênio). Total de ligações simples . - Elétrons em ligações:
. - Elétrons restantes:
, colocados como dois pares isolados no oxigênio.
Estrutura de Lewis (descritiva):
(oxigênio com duas ligações simples e dois pares isolados)
Cálculo das cargas formais:
-
Hidrogênios: mesma conta de antes,
. -
Cada carbono metílico (cada
): , , faz 4 ligações simples (3 H + 1 O) ,
- Oxigênio no éter:
, pares isolados , duas ligações (cada C–O) ,
Conclusão para dimetil éter: também todos os átomos têm carga formal
.
Passo 6
Resumo conceitual e dica para prova (rápida e amigável):
- A regra prática: conte elétrons, coloque ligações, coloque lone pairs no oxigênio e verifique o octeto. Use sempre a fórmula
para cada átomo. - Para
as duas estruturas mais estáveis (etanal não é possível com mesma fórmula; as plausíveis são etanol e dimetil éter) resultam em cargas formais nulas para todos os átomos — isso é comum em estruturas neutras simples onde todos têm octeto satisfeito e não há átomos com valência atípica. - Quando tiver dúvida na prova, rotule cada átomo (C1, C2, O, H1, …) e aplique a fórmula de FC para cada um — é um procedimento mecânico que evita erros.
Resposta
Ethanol (
):
Dimetil éter (
):