Desenhe a estrutura de Lewis de
;
Passo 1
O que o enunciado pede e que informação já temos:
- O enunciado pede: desenhar a estrutura de Lewis de
. - Informação que vem do enunciado: a fórmula molecular
, ou seja, um átomo de enxofre ( ) e três átomos de oxigênio ( ). - Objetivo prático: determinar como distribuir os elétrons de valência em torno dos átomos, mostrando ligações e pares isolados, e justificar por que essa é a melhor estrutura (usando regras como octeto, carga formal, e possibilidade de expandir o octeto no enxofre).
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência (passo obrigatório em qualquer estrutura de Lewis).
- Cada átomo de enxofre tem
elétrons de valência: . - Cada átomo de oxigênio tem
elétrons de valência: . - Total de elétrons de valência da molécula:
Portanto, temos
elétrons para colocar na estrutura de Lewis.
Passo 3
Escolha do átomo central e esqueleto da molécula.
- Regra prática: o átomo menos eletronegativo (entre os distintos) costuma ficar no centro. Aqui
é menos eletronegativo que , então será o átomo central. - Esqueleto inicial:
no centro ligado aos três por ligações simples:
Passo 4
Colocar ligações simples e distribuir os elétrons restantes como pares isolados para satisfazer octetos prioritariamente.
- Primeiro, cada ligação simples consome
elétrons. Temos ligações simples iniciais:
- Elétrons restantes:
elétrons. - Colocamos esses
elétrons como pares isolados nos átomos mais externos ( ) para completar os octetos dos oxigênios: cada precisa de elétrons adicionais (além da ligação) para ter octeto, então — encaixa perfeitamente. - Resultado dessa etapa: cada
tem três pares isolados ( elétrons) e está ligado por uma ligação simples ao . O fica sem pares isolados e ligado a três oxigênios por ligações simples, portanto com somente elétrons ao seu redor (não completa o octeto).
Passo 5
Calcular as cargas formais do arranjo com três ligações simples (para ver se é a melhor estrutura).
Fórmula da carga formal (explicando o que é): para um átomo,
Fórmula da carga formal (explicando o que é): para um átomo,
Aplicando aos átomos:
- Para cada oxigênio (com ligação simples e 3 pares isolados):
- elétrons de valência:
. - elétrons não ligantes:
. - elétrons ligantes (na ligação com S):
, então metade . - carga formal do
:
- elétrons de valência:
- Para o enxofre (ligado por 3 ligações simples, sem pares isolados):
- elétrons de valência:
. - elétrons não ligantes:
. - elétrons ligantes totais:
, metade . - carga formal do
:
- elétrons de valência:
- Soma das cargas formais:
(coerente com molécula neutra), mas temos cargas formais grandes nos átomos ( no S é energeticamente ruim). Portanto essa estrutura não é a mais estável representando a ligação real.
Passo 6
Melhorando a estrutura: formar ligações múltiplas para reduzir cargas formais.
- Estratégia: converter pares isolados dos oxigênios em pares de ligação formando ligações duplas
. Cada duplo reduz a carga formal no oxigênio e no enxofre. - Vamos testar formar ligações duplas até que as cargas formais fiquem pequenas. Uma possibilidade é fazer três ligações duplas: uma ligação dupla
para cada oxigênio.
Passo 7
Verificação da estrutura com três ligações duplas
.
- Contagem de elétrons usada:
- Cada ligação dupla consome
elétrons, então elétrons em ligações. - Elétrons restantes:
. - Cada oxigênio com ligação dupla terá
pares isolados ( elétrons cada), total — encaixa perfeitamente.
- Cada ligação dupla consome
- Assim a distribuição fica: cada
tem dois pares isolados e uma ligação dupla com ; está ligado às três por duplas e não possui pares isolados próprios. - Agora calcule as cargas formais:
- Para cada oxigênio em ligação dupla:
- elétrons de valência:
. - elétrons não ligantes:
. - elétrons ligantes totais na ligação dupla:
, metade . - carga formal do
:
- elétrons de valência:
- Para o enxofre:
- elétrons de valência:
. - elétrons não ligantes:
. - elétrons ligantes totais:
ligações duplas elétrons ligantes, metade . - carga formal do
:
- elétrons de valência:
- Para cada oxigênio em ligação dupla:
- Todas as cargas formais são zero — isso geralmente indica uma boa representação de Lewis.
Passo 8
Questão do octeto e validade da estrutura com três duplas.
- Na estrutura com três duplas, cada oxigênio tem octeto completo (8 elétrons).
- O enxofre, entretanto, fica com
elétrons ao redor (três ligações duplas), ou seja, o enxofre tem um octeto expandido. Isso é permitido para elementos do terceiro período ou além (como ), porque esses átomos têm orbitais d acessíveis que, no modelo qualitativo de Lewis, permitem acomodar mais de 8 elétrons. - Como as cargas formais são todas nulas e a descrição respeita regras práticas (octeto dos O, carga formal mínima), a estrutura com três ligações duplas é a estrutura de Lewis preferida para
.
Passo 9
Resumo final e geometria molecular.
- A estrutura resultante é simétrica:
no centro com três ligações duplas para três átomos de . - Geometria eletrônica e molecular: trigonal plana (ângulos aproximadamente
) — porque existem três regiões de ligação ao redor do átomo de enxofre e nenhuma par de elétrons não ligantes no S. - Formalmente, a melhor representação de Lewis: três ligações duplas
, cada com dois pares isolados, com octeto expandido (12 elétrons) e todas as cargas formais iguais a zero.
Resposta
A estrutura de Lewis de
é com o enxofre central ligado por três ligações duplas a três átomos de oxigênio (
três vezes); cada oxigênio tem dois pares isolados; o enxofre tem 12 elétrons ao redor (octeto expandido). Todas as cargas formais são zero, e a geometria molecular é trigonal plana (ângulos
).