Calcule a carga formal e o número de oxidação (método 1) para os átomos das duas estruturas de Lewis do (a) íon fosfato
e (b) ozônio
.
Passo 1
O enunciado pede para calcular a carga formal e o número de oxidação (método
) dos átomos nas estruturas de Lewis de
(a) íon fosfato
(b) ozônio
(a) íon fosfato
(b) ozônio
Conteúdo: definição de carga formal e de número de oxidação; interpretação de estruturas de Lewis e de ressonância.
Passo 2
Desenhamos a estrutura de Lewis de
. Temos
elétrons de valência em P,
em cada O e mais
elétrons extras pela carga total de
, totalizando
A forma de menor energia envolve uma ressonância com um duplo-ligação
e três ligações simples P–O
. Num dos representantes da ressonância, P está ligado a quatro oxigênios, um deles por dupla ligação e três por simples ligação.
Passo 3
Aplicamos a definição de carga formal:
onde
é elétrons de valência livres do átomo isolado,
é elétrons não-ligantes no átomo ligado e
é total de elétrons de ligação no átomo.
Para o fósforo no esquema com uma dupla e três simples:
Para o oxigênio duplamente ligado:
Para cada oxigênio ligado por ligação simples (três cópias):
Passo 4
Agora o número de oxidação (método
): atribuímos cada elétron de ligação ao átomo mais eletronegativo (oxigênio) e todos os elétrons de pareamento não-ligante a quem estiverem.
Para P, todos os
elétrons das quatro ligações vão para O, logo P fica com zero elétrons atribuídos. Como P isolado tem
elétrons de valência, seu NOX é
Para qualquer oxigênio (seja duplo ou simples), atribuímos-lhe todos os elétrons de suas ligações e de seus pares livres; cada O termina com
elétrons atribuídos e, isolado, teria
, logo
Assim, em todas as ressonâncias:
P tem NOX , cada O tem NOX
.
P tem NOX
Passo 5
Desenhamos a estrutura de Lewis do ozônio
. Total de elétrons de valência:
A melhor descrição é por duas estruturas de ressonância com uma ligação dupla
e uma simples O–O. Num representante, chamemos de
.
Passo 6
Cálculo das cargas formais usando
.
Para o oxigênio central
:
Para o oxigênio terminal duplamente ligado
:
Para o oxigênio terminal simplesmente ligado
:
Em cada ressonância, a posição
e
alternam entre os dois oxigênios terminais.
Passo 7
Cálculo do número de oxidação em
(todas as ligações são entre átomos iguais, então cada ligação fornece
elétron a cada átomo):
Num átomo de O com ligação dupla e simples (o central), ele “recebe”
Como seria
isolado,
Mas atenção: no método
, para átomos iguais dividimos as ligações igualmente, então de fato cada ligação dupla dá
elétrons para cada átomo e a simples dá
para cada átomo. Logo o central só “retém”
e fica com NOX
(porque perdeu
em relação a
):
Para o oxigênio termal duplamente ligado
:
Para o terminal simplesmente ligado
:
Resposta
(a)
– Cargas formais em cada ressonância: , três
, um
.
– Números de oxidação: ,
.
– Cargas formais em cada ressonância:
– Números de oxidação:
(b)
– Em cada estrutura de ressonância: ,
,
.
– Números de oxidação: ,
,
.
– Em cada estrutura de ressonância:
– Números de oxidação: