Para cada uma das substâncias abaixo realizar o seguinte procedimento:
Moléculas: H2 O, CH4, NF3, OF2, BeF2, H2 SO4, PCl5, ClF3, BF4 ^-.
a) Definir a estrutura de Lewis utilizando a carga formal para verificar a viabilidade da estrutura.
b) Verificar se a estrutura química apresenta ressonância. Se preciso for, construir todas as estruturas de Lewis.
c) Calcular a ordem de ligação química

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para a gente fazer três coisas para cada uma das substâncias listadas: definir a estrutura de Lewis usando a carga formal para ver se a estrutura está correta, verificar se a estrutura tem ressonância e, se tiver, construir todas as estruturas possíveis, e por fim, calcular a ordem de ligação química. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre estruturas de Lewis, carga formal, ressonância e ordem de ligação. Vamos lá!

Passo 2

Molécula: H2O

a) Definir a estrutura de Lewis utilizando a carga formal para verificar a viabilidade da estrutura.

Primeiro, vamos desenhar a estrutura de Lewis da água. A água tem 2 átomos de hidrogênio (H) e 1 átomo de oxigênio (O). O oxigênio tem 6 elétrons de valência e cada hidrogênio tem 1 elétron de valência, totalizando 6 + (2 times 1) = 8 elétrons de valência.
Desenhando a estrutura:
H - O - H
Cada linha representa um par de elétrons compartilhados. O oxigênio está no centro ligado aos dois hidrogênios.
Agora, vamos calcular a carga formal para verificar se a estrutura está correta. A fórmula para carga formal é:
Carga Formal = (Elétrons de Valência) - (Elétrons não ligantes) - 12(Elétrons Ligantes) éêéãé
Para o oxigênio:
  • Elétrons de valência: 6
  • Elétrons não ligantes: 4 (dois pares)
  • Elétrons ligantes: 4 (duas ligações O-H)
6 - 4 - 42 = 6 - 4 - 2 = 0
Para cada hidrogênio:
  • Elétrons de valência: 1
  • Elétrons não ligantes: 0
  • Elétrons ligantes: 2
1 - 0 - 22 = 1 - 0 - 1 = 0
Todas as cargas formais são zero, então a estrutura está viável.

b) Verificar se a estrutura química apresenta ressonância. Se preciso for, construir todas as estruturas de Lewis.

A ressonância ocorre quando há múltiplas maneiras de desenhar a estrutura de Lewis devido à delocalização de elétrons. No caso da água, não há ressonância porque os pares de elétrons estão localizados apenas no oxigênio e não há múltiplas maneiras de estruturar os elétrons que mantenham as cargas formais mínimas.

c) Calcular a ordem de ligação química.

A ordem de ligação é calculada como:
Ordem de Ligação = Número de ligações + Ligações múçãúçõçõúúé
Na água, temos duas ligações simples O-H. Portanto:
Ordem de Ligação = 2 çã

Passo 3

Molécula: CH4

a) Definir a estrutura de Lewis utilizando a carga formal para verificar a viabilidade da estrutura.

Vamos desenhar a estrutura de Lewis do metano. O metano tem 1 átomo de carbono © e 4 átomos de hidrogênio (H). O carbono tem 4 elétrons de valência e cada hidrogênio tem 1 elétron de valência, totalizando 4 + (4 times 1) = 8 elétrons de valência.
Estrutura de Lewis:
   H
   |
H - C - H
   |
   H
Cada ligação C-H representa um par de elétrons compartilhados.
Calculando a carga formal para o carbono:
  • Elétrons de valência: 4
  • Elétrons não ligantes: 0
  • Elétrons ligantes: 8 (quatro ligações C-H)
4 - 0 - 82 = 4 - 0 - 4 = 0
Para cada hidrogênio:
  • Elétrons de valência: 1
  • Elétrons não ligantes: 0
  • Elétrons ligantes: 2
1 - 0 - 22 = 1 - 0 - 1 = 0
Todas as cargas formais são zero, então a estrutura é viável.

b) Verificar se a estrutura química apresenta ressonância. Se preciso for, construir todas as estruturas de Lewis.

No metano, não há ressonância porque todas as ligações C-H são equivalentes e não há delocalização de elétrons.

c) Calcular a ordem de ligação química.

No metano, temos quatro ligações simples C-H.
Ordem de Ligação = 4 çã

Passo 4

Molécula: NF3

a) Definir a estrutura de Lewis utilizando a carga formal para verificar a viabilidade da estrutura.

Vamos desenhar a estrutura de Lewis do trifluoreto de níquel. Na verdade, NF3 é trifluoreto de nitrogênio. O nitrogênio (N) tem 5 elétrons de valência e cada flúor (F) tem 7 elétrons de valência, totalizando 5 + (3 times 7) = 26 elétrons de valência.
Estrutura de Lewis:
    F
    |
F - N - F
Calculando a carga formal para o nitrogênio:
  • Elétrons de valência: 5
  • Elétrons não ligantes: 2 (um par)
  • Elétrons ligantes: 6 (três ligações N-F)
5 - 2 - 62 = 5 - 2 - 3 = 0
Para cada flúor:
  • Elétrons de valência: 7
  • Elétrons não ligantes: 6
  • Elétrons ligantes: 2
7 - 6 - 22 = 7 - 6 - 1 = 0
Todas as cargas formais são zero, então a estrutura é viável.

b) Verificar se a estrutura química apresenta ressonância. Se preciso for, construir todas as estruturas de Lewis.

Não há ressonância em NF3 porque não existem múltiplas maneiras de distribuir os elétrons que mantenham as cargas formais mínimas.

c) Calcular a ordem de ligação química.

Na NF3, temos três ligações N-F.
Ordem de Ligação = 3 çã

Passo 5

Molécula: OF2

a) Definir a estrutura de Lewis utilizando a carga formal para verificar a viabilidade da estrutura.

Vamos desenhar a estrutura de Lewis do difluoreto de oxigênio. O oxigênio (O) tem 6 elétrons de valência e cada flúor (F) tem 7 elétrons de valência, totalizando 6 + (2 times 7) = 20 elétrons de valência.
Estrutura de Lewis:
F - O - F
Calculando a carga formal para o oxigênio:
  • Elétrons de valência: 6
  • Elétrons não ligantes: 4 (dois pares)
  • Elétrons ligantes: 4 (duas ligações O-F)
6 - 4 - 42 = 6 - 4 - 2 = 0
Para cada flúor:
  • Elétrons de valência: 7
  • Elétrons não ligantes: 6
  • Elétrons ligantes: 2
7 - 6 - 22 = 7 - 6 - 1 = 0
Todas as cargas formais são zero, então a estrutura é viável.

b) Verificar se a estrutura química apresenta ressonância. Se preciso for, construir todas as estruturas de Lewis.

Não há ressonância em OF2 porque não há múltiplas maneiras de distribuir os elétrons mantendo as cargas formais mínimas.

c) Calcular a ordem de ligação química.

Na OF2, temos duas ligações O-F.
Ordem de Ligação = 2 çã

Passo 6

Molécula: BeF2

a) Definir a estrutura de Lewis utilizando a carga formal para verificar a viabilidade da estrutura.

Vamos desenhar a estrutura de Lewis do difluoreto de berílio. O berílio (Be) tem 2 elétrons de valência e cada flúor (F) tem 7 elétrons de valência, totalizando 2 + (2 times 7) = 16 elétrons de valência.
Estrutura de Lewis:
F - Be - F
Calculando a carga formal para o berílio:
  • Elétrons de valência: 2
  • Elétrons não ligantes: 0
  • Elétrons ligantes: 4 (duas ligações Be-F)
2 - 0 - 42 = 2 - 0 - 2 = 0
Para cada flúor:
  • Elétrons de valência: 7
  • Elétrons não ligantes: 6
  • Elétrons ligantes: 2
7 - 6 - 22 = 7 - 6 - 1 = 0
Todas as cargas formais são zero, então a estrutura é viável.

b) Verificar se a estrutura química apresenta ressonância. Se preciso for, construir todas as estruturas de Lewis.

Não há ressonância em BeF2 porque não existem múltiplas maneiras equivalentes de distribuir os elétrons que mantenham as cargas formais mínimas.

c) Calcular a ordem de ligação química.

No BeF2, temos duas ligações Be-F.
Ordem de Ligação = 2 çã

Passo 7

Molécula: H2SO4

a) Definir a estrutura de Lewis utilizando a carga formal para verificar a viabilidade da estrutura.

Vamos desenhar a estrutura de Lewis do ácido sulfúrico. O enxofre (S) tem 6 elétrons de valência, cada oxigênio (O) tem 6 elétrons de valência, e cada hidrogênio (H) tem 1 elétron de valência, totalizando 6 + (4 times 6) + (2 times 1) = 32 elétrons de valência.
Estrutura de Lewis simplificada:
    O
    ||
H - O - S - O - H
    ||
    O
Calculando a carga formal para o enxofre:
  • Elétrons de valência: 6
  • Elétrons não ligantes: 0
  • Elétrons ligantes: 12 (quatro ligações duplas com oxigênios)
6 - 0 - 122 = 6 - 0 - 6 = 0
Para cada oxigênio duplamente ligado:
  • Elétrons de valência: 6
  • Elétrons não ligantes: 4
  • Elétrons ligantes: 4
6 - 4 - 42 = 6 - 4 - 2 = 0
Para cada oxigênio ligado a hidrogênio:
  • Elétrons de valência: 6
  • Elétrons não ligantes: 6
  • Elétrons ligantes: 2
6 - 6 - 22 = 6 - 6 - 1 = -1
Os oxigênios ligados aos hidrogênios têm carga formal de -1, mas a estrutura geral é neutra quando somamos as cargas.

b) Verificar se a estrutura química apresenta ressonância. Se preciso for, construir todas as estruturas de Lewis.

No ácido sulfúrico, há ressonância devido à possibilidade de mover os pares de elétrons nas ligações duplas dos oxigênios. Isso resulta em múltiplas estruturas de ressonância onde as ligações duplas podem estar em diferentes posições, mas todas mantêm a carga formal mínima.

c) Calcular a ordem de ligação química.

Cada ligação S-O pode ter uma ordem de ligação intermediária devido à ressonância. Como há quatro ligações S-O e duas das possíveis.
Ordem de Ligação = 44 = 1.5 çã

Passo 8

Molécula: PCl5

a) Definir a estrutura de Lewis utilizando a carga formal para verificar a viabilidade da estrutura.

Vamos desenhar a estrutura de Lewis do pentacloreto de fósforo. O fósforo § tem 5 elétrons de valência e cada cloro (Cl) tem 7 elétrons de valência, totalizando 5 + (5 times 7) = 40 elétrons de valência.
Estrutura de Lewis:
    Cl
    |
Cl - P - Cl
    |
    Cl
O fósforo forma cinco ligações P-Cl.
Calculando a carga formal para o fósforo:
  • Elétrons de valência: 5
  • Elétrons não ligantes: 0
  • Elétrons ligantes: 10 (cinco ligações P-Cl)
5 - 0 - 102 = 5 - 0 - 5 = 0
Para cada cloro:
  • Elétrons de valência: 7
  • Elétrons não ligantes: 6
  • Elétrons ligantes: 2
7 - 6 - 22 = 7 - 6 - 1 = 0
Todas as cargas formais são zero, então a estrutura é viável.

b) Verificar se a estrutura química apresenta ressonância. Se preciso for, construir todas as estruturas de Lewis.

Não há ressonância em PCl5 porque todas as ligações P-Cl são equivalentes e não há delocalização de elétrons.

c) Calcular a ordem de ligação química.

No PCl5, temos cinco ligações P-Cl.
Ordem de Ligação = 5 çã

Passo 9

Molécula: ClF3

a) Definir a estrutura de Lewis utilizando a carga formal para verificar a viabilidade da estrutura.

Vamos desenhar a estrutura de Lewis do trifluoreto de cloro. O cloro (Cl) tem 7 elétrons de valência e cada flúor (F) tem 7 elétrons de valência, totalizando 7 + (3 times 7) = 28 elétrons de valência.
Estrutura de Lewis (geometria T):
    F
    |
F - Cl - F
    |
    ..
O cloro possui duas ligações com flúor e dois pares não ligantes.
Calculando a carga formal para o cloro:
  • Elétrons de valência: 7
  • Elétrons não ligantes: 4
  • Elétrons ligantes: 6 (três ligações Cl-F)
7 - 4 - 62 = 7 - 4 - 3 = 0
Para cada flúor:
  • Elétrons de valência: 7
  • Elétrons não ligantes: 6
  • Elétrons ligantes: 2
7 - 6 - 22 = 7 - 6 -1 = 0
Todas as cargas formais são zero, então a estrutura é viável.

b) Verificar se a estrutura química apresenta ressonância. Se preciso for, construir todas as estruturas de Lewis.

Não há ressonância em ClF3 porque não existem múltiplas maneiras equivalentes de distribuir os elétrons mantendo as cargas formais mínimas.

c) Calcular a ordem de ligação química.

Na ClF3, temos três ligações Cl-F.
Ordem de Ligação = 3 çã

Passo 10

Molécula: BF4^-

a) Definir a estrutura de Lewis utilizando a carga formal para verificar a viabilidade da estrutura.

Vamos desenhar a estrutura de Lewis do tetrafluoroborato. O boro (B) tem 3 elétrons de valência, cada flúor (F) tem 7 elétrons de valência, e há uma carga negativa, totalizando 3 + (4 times 7) + 1 = 32 elétrons de valência.
Estrutura de Lewis:
    F
    |
F - B - F
    |
    F
O boro forma quatro ligações B-F, e há um par de elétrons livres no íon para acomodar a carga negativa.
Calculando a carga formal para o boro:
  • Elétrons de valência: 3
  • Elétrons não ligantes: 0
  • Elétrons ligantes: 8 (quatro ligações B-F)
3 - 0 - 82 = 3 - 0 - 4 = -1
Para cada flúor:
  • Elétrons de valência: 7
  • Elétrons não ligantes: 6
  • Elétrons ligantes: 2
7 - 6 - 22 = 7 - 6 -1 = 0
O boro tem uma carga formal de -1, o que corresponde à carga total do íon BF4^-. A estrutura está viável.

b) Verificar se a estrutura química apresenta ressonância. Se preciso for, construir todas as estruturas de Lewis.

Não há ressonância em BF4^- porque todas as ligações B-F são equivalentes e não há delocalização de elétrons.

c) Calcular a ordem de ligação química.

No BF4^-, temos quatro ligações B-F.
Ordem de Ligação = 4 çã

Resposta

Resolvemos cada molécula definindo suas estruturas de Lewis com cargas formais adequadas, verificamos a ausência de ressonância em todas elas e calculamos a ordem de ligação química conforme os resultados obtidos:
  • H2O: Ordem de ligação 2
  • CH4: Ordem de ligação 4
  • NF3: Ordem de ligação 3
  • OF2: Ordem de ligação 2
  • BeF2: Ordem de ligação 2
  • H2SO4: Ordem de ligação 1.5
  • PCl5: Ordem de ligação 5
  • ClF3: Ordem de ligação 3
  • BF4^-: Ordem de ligação 4
Cada estrutura está viável com cargas formais balanceadas e não apresenta ressonância.

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