Qual é o átomo central da molécula de fosgênio?

Passo 1

O enunciado pergunta qual é o átomo central da molécula de fosgênio. A fórmula química do fosgênio é \mathrm{COCl_2}. As informações dadas (ou implicadas) são:
  • A molécula é composta por um átomo de carbono, um átomo de oxigênio e dois átomos de cloro.
  • Precisa-se identificar qual desses átomos fica no centro da estrutura (o átomo que liga os outros).

Passo 2

Regra prática para escolher o átomo central (coisa que cai bastante na prova): normalmente o átomo central é
  • o que pode formar mais ligações (geralmente o de menor eletronegatividade, exceto o hidrogênio), e
  • aquele que aparece único na fórmula (se houver um átomo que aparece só uma vez ele costuma ser central).
    Não precisamos adivinhar: vamos aplicar a construção da estrutura de Lewis para confirmar qual escolha leva a octetos completos e cargas formais razoáveis.

Passo 3

Contagem de elétrons de valência (esses números vêm da tabela periódica):
  • Carbono: \(4) elétrons de valência.
  • Oxigênio: \(6) elétrons de valência.
  • Cloro: \(7) elétrons de valência (cada átomo de Cl).
    Total de elétrons de valência da molécula:
4 + 6 + 2\cdot 7 = 24.

Passo 4

Tentar colocar o carbono como átomo central (esqueleto \mathrm{Cl\!-\!C\!-\!O} com outro \mathrm{Cl} ligado ao C). Primeiro coloque ligações simples e depois distribua elétrons para completar octetos:
  • Ligações iniciais: duas ligações \mathrm{C\!-\!Cl} e uma ligação \mathrm{C\!-\!O} usam 3 pares de elétrons = 6 elétrons.
  • Restam 24-6=18 elétrons para pares isolados.
  • Completar octetos dos átomos terminais: cada \mathrm{Cl} precisa de 3 pares ( 6 elétrons) → 2\cdot 6=12 elétrons; o oxigênio, se ficar com ligação simples, precisaria de 3 pares ( 6 elétrons). Isso consome exatamente 12+6=18 elétrons e sobram 0.
    Agora verifiquemos cargas formais:
  • Com a configuração acima (C com três ligações simples), as cargas formais seriam: \mathrm{C} com +1 e \mathrm{O} com -1. Para reduzir cargas formais, converte-se um par isolado do oxigênio em uma ligação adicional, formando uma ligação dupla \mathrm{C=O}.
  • Com \mathrm{C=O} e duas \mathrm{C-Cl} simples, todos os átomos têm octeto completo e todas as cargas formais ficam em 0. Essa é a estrutura de Lewis mais estável.

Passo 5

Por que não escolher oxigênio ou cloro como central?
  • Oxigênio e cloro são mais eletronegativos que o carbono; átomos mais eletronegativos tendem a ficar nas posições terminais (eles “gostam” de segurar pares de elétrons como pares isolados).
  • O carbono tem capacidade de formar quatro ligações (tem 4 elétrons de valência), e na estrutura do fosgênio ele forma três ligações (dupla com O e simples com dois Cl), encaixando-se naturalmente como central.
  • Além disso, colocar O ou Cl no centro não leva a uma estrutura com octetos e cargas formais neutras tão simples quanto quando o C é central.

Passo 6

Conclusão didática e dica para a prova: para identificar o átomo central, conte elétrons de valência, escolha o átomo menos eletronegativo (exceto \mathrm{H}) ou o que aparece só uma vez, monte a estrutura de Lewis e verifique octetos e cargas formais. Aplicando isso em \mathrm{COCl_2} obtemos a estrutura estável com o carbono no centro, ligado a \mathrm{O} (dupla) e a dois \mathrm{Cl} (simples).

Resposta

O átomo central é o carbono.

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