A compreensão da forma e do tamanho das moléculas é de fundamental importância para o entendimento das propriedades físicas e químicas das substâncias. Assim, desenhe a estrutura de Lewis para cada um dos seguintes íons ou moléculas e determine sua geometria molecular.
Passo 1
O enunciado pede a estrutura de Lewis do ânion
e sua geometria molecular. Para isso vamos precisar contar os elétrons de valência, distribuir ligações e pares isolados para satisfazer a regra do octeto, depois aplicar o conceito de ressonância e, finalmente, usar VSEPR para determinar a forma.
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência no ânion:
Logo, o total é
elétrons, ou seja,
pares de elétrons para distribuir.
Passo 3
Montamos a estrutura esquelética com o carbono no centro e três oxigênios ao redor, unindo cada
a
por uma ligação simples. Cada ligação simples consome um par de elétrons, logo usamos
dos
pares, sobrando
pares.
Passo 4
Distribuímos os
pares restantes para completar o octeto de cada oxigênio. Cada átomo de oxigênio, já tendo uma ligação simples (2 elétrons), precisa de mais
elétrons (3 pares). Como são 3 oxigênios, usamos
pares. Agora todas as oxigenações têm octeto cheio, mas o carbono central está com apenas 6 elétrons (3 ligações simples).
Passo 5
Para completar o octeto do carbono, convertemos um par isolado de um dos oxigênios em uma ligação dupla
. Assim o carbono passa a ter 8 elétrons em volta (4 ligações), e o oxigênio que formou dupla também mantém octeto. As cargas formais resultantes nessa estrutura única são:
– cada oxigênio com ligação simples fica com carga ,
– o oxigênio com dupla ligação fica com carga ,
– o carbono fica com carga .
A carga total continua sendo .
– cada oxigênio com ligação simples fica com carga
– o oxigênio com dupla ligação fica com carga
– o carbono fica com carga
A carga total continua sendo
Passo 6
Como qualquer um dos três oxigênios pode ser o que forma a ligação dupla, existem três estruturas de ressonância equivalentes em que o duplo vínculo circula entre os três oxigênios. O verdadeiro arranjo eletrônico é um híbrido dessas três, com todas as ligações
tendo comprimento intermediário entre simples e dupla.
Passo 7
Pela teoria VSEPR, o carbono central tem três regiões de alta densidade eletrônica (três ligações
, mesmo que uma seja dupla não conta como região a mais). Três regiões dispostas para minimizar repulsão formam um triângulo plano, com ângulos de aproximadamente
.
Resposta
A estrutura de Lewis é o híbrido de ressonância com um
e dois
alternando entre os três oxigênios. A geometria molecular é trigonal plana, com ângulos de ligação de cerca de
.