Desde a estrutura de Lewis para cada uma das moléculas abaixo:
Passo 1
O enunciado pede: desenhar a estrutura de Lewis para a molécula
.
Informações dadas (já contidas na fórmula): temos 1 átomo de enxofre e 2 átomos de oxigénio.
Informações dadas (já contidas na fórmula): temos 1 átomo de enxofre e 2 átomos de oxigénio.
Passo 2
Primeiro passo técnico: contar os elétrons de valência totais disponíveis. Vou explicar o que são e por que contar. Elétrons de valência são os elétrons da camada externa dos átomos; são esses elétrons que participam das ligações covalentes e aparecem nas estruturas de Lewis. Para cada átomo, pega-se o número de sua coluna na tabela periódica.
- Para o enxofre:
tem elétrons de valência. - Para cada oxigênio:
tem elétrons de valência, e há dois oxigênios, então .
Total de elétrons de valência disponíveis:
Passo 3
Escolher o átomo central. Regra prática: o átomo menos eletronegativo (exceto hidrogênio) normalmente fica no centro. Entre
e
,
é menos eletronegativo, logo
é o átomo central. Também é útil porque
pode expandir sua camada de valência (é do 3.º período).
Passo 4
Montar a “esqueleto” com ligações simples primeiro: colocar
ligado aos dois
por ligações simples:
Cada ligação simples usa
elétrons; aqui temos
ligações
elétrons usados. Restam:
Passo 5
Distribuir os elétrons restantes para completar os octetos dos átomos terminais (oxigênios) primeiro — essa é a regra prática: complete octetos dos átomos mais eletronegativos primeiro.
Cada oxigênio, para ter octeto ao redor, precisa de 3 pares (6 elétrons) como pares não ligantes quando ligado por uma ligação simples (pois a ligação simples já coloca 2 elétrons entre O e S). Então colocamos 3 pares (6 elétrons) em cada oxigênio:
Do total restante
, usamos
, sobrando
elétrons, que colocamos como um par isolado no enxofre
.
Agora verificar octetos:
- Cada
: tem 3 pares não ligantes (6 e-) + 1 ligação simples (2 e-) = 8 elétrons → octeto satisfeito. - Para
: tem 2 ligações simples (2×2 = 4 e-) + 1 par isolado (2 e-) = 6 elétrons ao redor → não alcançou o octeto (ficou com 6). Então precisamos ajustar, porque a regra do octeto indica que o enxofre costuma tentar completar 8 elétrons (quando possível) ou teremos que justificar formalmente outra solução.
Passo 6
Ajustar ligações para satisfazer octeto (ou minimizar cargas formais): transformar um par isolado de um oxigênio em par compartilhado para formar uma ligação dupla com
. Em outras palavras, convertir um par não ligante de um dos
em uma ligação extra com
. Fazendo isso, a estrutura fica com uma ligação dupla S=O de um lado e S–O simples do outro, e
ganha mais elétrons de ligação (passa a ter 8 ao redor). Agora examine cargas formais para ver se essa estrutura é razoável.
Vou explicar como calcular carga formal (fórmula e significado). A carga formal (
) em um átomo na estrutura de Lewis é uma conta que estima a distribuição de elétrons:
onde
-
= número de elétrons de valência do átomo isolado (p.ex. para ou ); -
= número de elétrons não ligantes (pares isolados) no átomo na estrutura; -
= número total de elétrons envolvidos em ligações ao redor do átomo (contando ambos os elétrons de cada ligação).
Calculemos as cargas formais na estrutura com uma ligação dupla e uma simples (e um par isolado em
):
- Para o oxigênio com ligação dupla
: , tem elétrons não ligantes (dois pares) e participa com elétrons em ligações (uma ligação dupla = 4 elétrons). Assim
- Para o oxigênio com ligação simples
: , tem elétrons não ligantes (três pares) e participa com elétrons em ligação simples. Assim
- Para o enxofre
: , na estrutura proposta ele tem elétrons não ligantes (um par) e participa com elétrons em ligações (uma ligação dupla = 4 e- e uma simples = 2 e-, total 6). Assim
Resumo: a estrutura com uma dupla e uma simples dá cargas formais
e um
, totalizando carga zero (como deve ser para uma molécula neutra).
Passo 7
Como as duas ligações S–O são quimicamente equivalentes no SO
experimentalmente (ambas têm comprimento intermediário), a representação correta é uma combinação (ressonância) das duas estruturas em que a ligação dupla pode estar em qualquer um dos dois oxigênios. Ou seja, existem duas estruturas canônicas equivalentes:
-
(um oxigênio com ligação simples e carga , o outro com ligação dupla e carga ); -
(a mesma, trocando os oxigênios).
A estrutura real é o híbrido de ressonância entre essas duas formas: cada ligação S–O tem ordem de ligação intermediária (
).
Passo 8
Observações finais e físico-químicas (curtas, para ajudar na prova):
- O enxofre fica com um par solitário (um par não ligante) e formalmente com carga
nas estruturas canônicas; cada estrutura canônica tem um oxigênio com carga . - A geometria molecular prevista pelo modelo VSEPR é angular (dobramente ligadas ao S com um par isolado), com ângulo aproximado
— isso explica a forma dobrada do .