Demonstre em todos os casos as estruturas utilizando a representação de Lewis.
Demonstre as possíveis fórmulas da ligação entre:
Ca e O
Demonstre as possíveis fórmulas da ligação entre:
Ca e O
Passo 1
O que o enunciado pede: demonstrar, usando estruturas de Lewis, todas as possibilidades de ligação entre o átomo de
e o átomo de
e apresentar as possíveis fórmulas resultantes.
Informações relevantes que vamos usar (dados atômicos e objetivos que o enunciado implica):
Informações relevantes que vamos usar (dados atômicos e objetivos que o enunciado implica):
- O átomo de
tem elétrons de valência (configuração externa ). - O átomo de
tem elétrons de valência. - Em desenho de Lewis representamos pares de elétrons por dois-pontos
ou por pares de pontos e a ligação por um traço . - Precisamos mostrar as estruturas de Lewis dos íons ou grupos que aparecem (por exemplo
, , etc.) e explicar as transferências ou compartilhamentos de elétrons e as cargas formais resultantes.
Passo 2
Conceito-prático necessário (mastigado): como contar elétrons de valência e como aplicar a regra do octeto.
- Cada átomo busca completar um “octeto” (8 elétrons) ao redor, quando possível.
- Contagem de elétrons: para um átomo isolado, o número de elétrons de valência é o que usamos para desenhar os pontos de Lewis. Então
tem e tem . - Quando um átomo doa elétrons, vira um cátion com carga positiva; quando recebe elétrons, vira um ânion com carga negativa. A carga formal ajuda a verificar se a estrutura faz sentido. A fórmula para carga formal é
onde
é elétrons de valência do átomo isolado,
é o número de elétrons não-ligantes (pares solitários) e
é o número de elétrons envolvidos em ligações (todos os elétrons das ligações).
Passo 3
Caso 1 — óxido simples (transferência completa: formação de
).
- Partimos de
com elétrons e com elétrons. Para completar o octeto do oxigênio ele precisa de elétrons extras; o cálcio pode doar seus elétrons. Então ocorre doação total de dois elétrons do para um átomo . - Representação esquemática inicial (elétrons indicados por pares
):
(isto é:
com 2 elétrons;
com 6 elétrons).
- Após a transferência de 2 elétrons:
No cátions
não há elétrons de valência (os dois foram doados). No ânion
o oxigênio tem 8 elétrons (quatro pares), ou seja octeto completo.
- Cálculo de carga formal para o oxigênio no óxido:
, (oito elétrons não-ligantes), . Então
o que coincide com o íon
. Para o cálcio,
e, como perdeu os 2 elétrons, fica com carga
.
- Conclusão deste caso: a ligação é essencialmente iônica e a fórmula é
(um combinado com um ). A estrutura de Lewis final pode ser escrita de forma compacta como
Passo 4
Caso 2 — peróxido (formação de
, íon
).
- Existe outra possibilidade: os dois átomos de oxigênio podem se ligar entre si formando um íon peróxido
. Esse íon tem uma ligação simples e a carga total distribuída no par . O cálcio contrabalança essa carga, formando o composto (peróxido de cálcio). - Construção do íon
em Lewis: comece com elétrons dos dois oxigênios mais elétrons extras da carga total , totalizando elétrons. Coloque uma ligação simples (2 elétrons) e distribua os outros elétrons como pares solitários, ficando 3 pares solitários em cada oxigênio:
onde cada oxigênio tem três pares não-ligantes e um par ligante (a ligação simples). Cada átomo
vê 8 elétrons (octeto).
- Cálculo de carga formal para cada oxigênio no peróxido: para um átomo
em , , (três pares) e (um par de ligação). Assim
Logo cada oxigênio carrega
; somando os dois dá
, compatível com
.
- Ao combinar com
temos eletroneutralidade: . A estrutura de Lewis completa pode ser escrita como:
- Conclusão deste caso: peróxido de cálcio
é uma fórmula possível onde o grupo aparece como unidade.
Passo 5
Caso 3 — superóxido (menos provável com
, mas possível em teoria) e outras combinações estequiométricas.
- Existe também o ânion superóxido
(carga total no par ), que é um radical e tem distribuição eletrônica diferente; seu Lewis é menos simples (é um caso com elétron ímpar e ressonância). Para neutralizar com um cátion seria necessária 2 unidades de , levando à fórmula
(no cálculo de cargas:
neutro). Contudo, superóxidos são tipicamente formados com cátions grandes e monovalentes (por ex.
); para
a forma estável experimentada é preferencialmente o peróxido
e o óxido
. Assim, embora
seja uma fórmula possível em termos de balanço de cargas, ela é quimicamente menos comum/estável.
- Resumindo: superóxido implicaria o íon
(radical) e fórmula estequiométrica , mas a ocorrência prática é rara para cálcio.
Passo 6
Comparação prática e escolha das estruturas mais relevantes para prova (regra prática).
- O caso mais direto e habitual (e certamente esperado em prova) é o óxido iônico
com e . A estrutura de Lewis é simplesmente a representação dos íons com octeto completo no oxigênio. - Outro caso importante, também frequentemente pedido, é o peróxido
com o íon (cada com três pares solitários e carga formal em cada átomo). - O superóxido e outras combinações estequiométricas existem em teoria (
por balanço de cargas), mas não são as formas mais comuns para o cálcio — vale mencionar como possibilidade e explicar que é menos estável.