- Calcule a carga formal do átomo central em CO2.
Passo 1
O enunciado pede: calcular a carga formal do átomo central em
.
Informações relevantes fornecidas ou implicadas no enunciado:
- A molécula é
. - O átomo central da molécula é o carbono (C).
- Não há imagens adicionais.
Passo 2
O que é “carga formal” e como calculá-la (aula rápida, passo a passo).
- Definição: a carga formal é um modo de atribuir uma “conta” de elétrons a cada átomo numa estrutura de Lewis, como se os elétrons de ligação fossem divididos igualmente entre os átomos ligados. Não é a carga real, mas ajuda a comparar estruturas e ver qual é mais estável.
- Fórmula usada:
onde:
-
é o número de elétrons de valência do átomo isolado (ex.: tem , tem ); -
é o número de elétrons não ligantes (lone pairs) atribuídos ao átomo na estrutura de Lewis; -
é o número total de elétrons que participam de ligações envolvendo o átomo (cada par de elétrons numa ligação conta como elétrons). - Por que aparece
? Porque na contagem da carga formal cada elétron de ligação é dividido igualmente entre os dois átomos ligados; assim o átomo “recebe” metade dos elétrons de ligação.
Passo 3
Contagem de elétrons de valência para a molécula
.
- Carbono:
elétrons de valência. - Oxigênio: cada
tem elétrons de valência. - Total de elétrons de valência da molécula:
Passo 4
Construção da estrutura de Lewis (passos essenciais, bem explicados).
- Coloca-se o átomo menos eletronegativo no centro: aqui o átomo central é o carbono.
- Se ligarmos os dois oxigênios ao carbono com ligações simples, usamos
ligações elétrons de ligação. Restam elétrons para distribuir como pares isolados. - Distribuindo os
elétrons preferencialmente em oxigênios para completar seus octetos, cada oxigênio receberia elétrons (três pares isolados), ficando com octeto completo, e o carbono teria apenas os pares de ligação (4 elétrons) — isto deixa o carbono com octeto incompleto. - Para dar ao carbono o octeto, converte-se pares isolados de oxigênio em ligações adicionais, formando duplas ligações. O arranjo que satisfaz todos os octetos e usa todos os elétrons é
: duas ligações duplas C=O. - Na estrutura
: - Cada ligação C=O (dupla) tem 4 elétrons; o carbono participa de duas duplas, então participa de
elétrons. - O carbono não tem pares isolados (lone pairs), então
. - Cada oxigênio, na estrutura final, tem dois pares isolados (4 elétrons) além da dupla ligação com C.
- Cada ligação C=O (dupla) tem 4 elétrons; o carbono participa de duas duplas, então participa de
Passo 5
Cálculo direto da carga formal do átomo central (carbono) usando a fórmula.
- Valores para o carbono na estrutura
: -
. -
. -
(dois pares de ligações duplas, totalizando 8 elétrons compartilhados).
-
- Aplicando a fórmula:
Passo 6
Breve comentário para fixar (comparação com outra hipótese).
- Se a estrutura fosse com duas ligações simples (
com oxigênios carregados), o carbono teria e , o que é menos favorável do ponto de vista de distribuição de cargas (e além disso não satisfaz o octeto do carbono). Por isso a estrutura com duplas ligações e é a correta/mais estável. - Resultado prático: na estrutura mais estável de
o carbono apresenta carga formal nula.