Desenhe a estrutura de Lewis de
\mathrm{SiO}_{2};

Passo 1

O enunciado pede: desenhar a estrutura de Lewis do composto \mathrm{SiO}_{2}.
Informações dadas/óbvias a partir do enunciado:
  • Fórmula: \mathrm{SiO}_{2} (um átomo de silício e dois de oxigênio).
  • Quer-se a estrutura de Lewis (disposição de ligações e pares eletrônicos, com atenção a octetos e cargas formais).

Passo 2

Contagem dos elétrons de valência (passo fundamental para qualquer estrutura de Lewis). Explico como contar:
  • O número de elétrons de valência de um átomo é o número de elétrons na camada externa que participam das ligações.
  • Para o silício, \mathrm{Si}, o número de elétrons de valência é 4.
  • Para o oxigênio, \mathrm{O}, o número de elétrons de valência é 6.
    Agora a soma total para \mathrm{SiO}_{2}:
\text{elétrons totais} = 1\times 4 + 2\times 6 = 4 + 12 = 16.é
Portanto temos 16 elétrons de valência para distribuir.

Passo 3

Escolha do esqueleto (colocar os átomos em disposição inicial):
  • Regra prática: o átomo menos eletronegativo ou o átomo que aparece uma vez costuma ficar no centro. Aqui o \mathrm{Si} fica no centro e os dois \mathrm{O} ao redor.
  • Começamos ligando \mathrm{Si} a cada \mathrm{O} com ligações simples. Cada ligação simples consome 2 elétrons.
    Quantidade de elétrons usados nas duas ligações simples:
2\\ \text{ligações} \times 2\\ \text{elétrons/ligações} = 4\\ \text{elétrons}.çõéçõé
Restam 16-4=12 elétrons para distribuir como pares isolados (lone pairs).

Passo 4

Distribuição inicial dos pares isolados e checagem de octeto:
  • Colocando os 12 elétrons restantes nos oxigênios para completar seus octetos, cada oxigênio recebe 6 elétrons (três pares isolados), porque já tem 1 ligação (2 elétrons) com o silício. Assim os oxigênios teriam octeto completo.
  • Essa configuração (com duas ligações simples Si–O e cada O com três pares solitários) usa todos os 16 elétrons.
    Agora é importante checar as cargas formais para ver se essa estrutura é boa.

Passo 5

Cálculo das cargas formais na estrutura com ligações simples (para ver se precisamos melhorar):
  • Lembrete rápido: a carga formal é \text{CF} = \text{(elétrons de valência do átomo)} - (\text{elétrons não ligantes}) - \tfrac{1}{2}(\text{elétrons ligantes})éêáéãé.
    Calcule para cada átomo:
  • Para cada \mathrm{O}: valência 6; não ligantes 6 (três pares); elétrons ligantes 2 (uma ligação simples).
\text{CF}_{\mathrm{O}} = 6 - 6 - \tfrac{1}{2}\cdot 2 = 6 - 6 - 1 = -1.
  • Para \mathrm{Si}: valência 4; não ligantes 0; elétrons ligantes 4 (duas ligações simples).
\text{CF}_{\mathrm{Si}} = 4 - 0 - \tfrac{1}{2}\cdot 4 = 4 - 2 = +2.
Resultado: as CFs seriam +2 em \mathrm{Si} e -1 em cada \mathrm{O}. Embora a soma seja zero, ter carga formal +2 no Si e -1 em cada O é geralmente uma estrutura menos estável; procuramos reduzir as cargas formais, preferindo CF próximas de zero.

Passo 6

Melhorando a estrutura reduzindo cargas formais (formação de ligações múltiplas):
  • Estratégia: transformar pares isolados dos oxigênios em ligações adicionais com Si, formando duplas ligações =. Cada conversão de um par isolado em uma ligação reduz a carga formal do oxigênio (tornando-a menos negativa) e reduz a carga positiva no silício.
  • Se convertemos um par isolado de cada oxigênio em uma ligação com Si, obtemos duas ligações duplas: \mathrm{O}=\mathrm{Si}=\mathrm{O}.
    Verificação de elétrons: agora temos duas ligações duplas, total de elétrons em ligações = 2 \times 4 = 8 elétrons, e cada oxigênio conserva 2 pares isolados ( 4 elétrons cada), totalizando 8 elétrons de pares isolados; 8+8=16 elétrons — coerente com a contagem inicial.
    Calcule as cargas formais nesta configuração:
  • Para cada \mathrm{O} em ligação dupla: valência 6; elétrons não ligantes 4 (dois pares); elétrons ligantes 4 (dupla).
\text{CF}_{\mathrm{O}} = 6 - 4 - \tfrac{1}{2}\cdot 4 = 6 - 4 - 2 = 0.
  • Para \mathrm{Si}: valência 4; não ligantes 0; elétrons ligantes 8 (duas duplas).
\text{CF}_{\mathrm{Si}} = 4 - 0 - \tfrac{1}{2}\cdot 8 = 4 - 4 = 0.
Portanto todas as cargas formais são 0, o que indica uma estrutura muito razoável.

Passo 7

Checagens finais e observações didáticas:
  • Octeto: cada oxigênio tem 8 elétrons (duas do par ligado + seis dos pares isolados? No desenho final tem duas pares isolados + duas ligações = 4+4=8). O silício também fica com 8 elétrons no total (quatro pares compartilhados pelas duas duplas) — embora seja do terceiro período e possa expandir octeto, aqui satisfaz o octeto com duplas.
  • Geometria (breve): a estrutura com duas ligações duplas ao redor de Si tende a ser linear (ângulo \approx 180^\circ) pela repulsão entre os pares ligantes — isso concorre com o conhecido fato de que a molécula isolada \mathrm{O}=\mathrm{Si}=\mathrm{O} é linear.
  • Observação importante do mundo real: no estado sólido \mathrm{SiO}_{2} forma uma rede covalente (por exemplo quartzo) e não existe como uma molécula discreta simples; porém para a representação de Lewis da unidade \mathrm{SiO}_{2} isolada a melhor estrutura é a com duplas ligações descrita acima.

Resposta

\mathrm{O}=\mathrm{Si}=\mathrm{O} (cada \mathrm{O} com 2 pares solitários; todas as cargas formais iguais a 0).

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