Desenhe a estrutura de Lewis de
\mathrm{SO}_{3};

Passo 1

O que o enunciado pede e que informação já temos:
  • O enunciado pede: desenhar a estrutura de Lewis de \mathrm{SO}_{3}.
  • Informação que vem do enunciado: a fórmula molecular \mathrm{SO}_{3}, ou seja, um átomo de enxofre ( \mathrm{S}) e três átomos de oxigênio ( \mathrm{O}).
  • 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 \,6 elétrons de valência: \mathrm{S}:6.
  • Cada átomo de oxigênio tem \,6 elétrons de valência: \mathrm{O}:6.
  • Total de elétrons de valência da molécula:
\text{eletrons totais} = 6 + 3\cdot 6 = 6 + 18 = 24.
Portanto, temos \,24 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 \mathrm{S} é menos eletronegativo que \mathrm{O}, então \mathrm{S} será o átomo central.
  • Esqueleto inicial: \mathrm{S} no centro ligado aos três \mathrm{O} por ligações simples:
\mathrm{O} - \mathrm{S} - \mathrm{O} \quad\text{com mais um }\mathrm{O}\text{ ligado também a S.}é

Passo 4

Colocar ligações simples e distribuir os elétrons restantes como pares isolados para satisfazer octetos prioritariamente.
  • Primeiro, cada ligação simples consome \,2 elétrons. Temos 3 ligações simples iniciais:
3\times 2 = 6\\ \text{elétrons usados em ligações}.éçõ
  • Elétrons restantes: \,24 - 6 = 18 elétrons.
  • Colocamos esses \,18 elétrons como pares isolados nos átomos mais externos ( \mathrm{O}) para completar os octetos dos oxigênios: cada \mathrm{O} precisa de 6 elétrons adicionais (além da ligação) para ter octeto, então 3\times 6 = 18 — encaixa perfeitamente.
  • Resultado dessa etapa: cada \mathrm{O} tem três pares isolados ( 6 elétrons) e está ligado por uma ligação simples ao \mathrm{S}. O \mathrm{S} fica sem pares isolados e ligado a três oxigênios por ligações simples, portanto com somente 6 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,
\text{carga formal} = (\text{elétrons de valência do átomo isolado}) - (\text{elétrons não ligantes}) - \tfrac{1}{2}(\text{elétrons ligantes}).éêáéãé
Aplicando aos átomos:
  • Para cada oxigênio (com ligação simples e 3 pares isolados):
    • elétrons de valência: 6.
    • elétrons não ligantes: 6.
    • elétrons ligantes (na ligação com S): 2, então metade =1.
    • carga formal do \mathrm{O}:
    6 - 6 - 1 = -1.
  • Para o enxofre (ligado por 3 ligações simples, sem pares isolados):
    • elétrons de valência: 6.
    • elétrons não ligantes: 0.
    • elétrons ligantes totais: 3\times 2 = 6, metade =3.
    • carga formal do \mathrm{S}:
    6 - 0 - 3 = +3.
  • Soma das cargas formais: 3\times(-1) + (+3) = 0 (coerente com molécula neutra), mas temos cargas formais grandes nos átomos ( +3 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 \mathrm{S}=\mathrm{O}. 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 \mathrm{S}=\mathrm{O} para cada oxigênio.

Passo 7

Verificação da estrutura com três ligações duplas \mathrm{S}=\mathrm{O}.
  • Contagem de elétrons usada:
    • Cada ligação dupla consome 4 elétrons, então 3\times 4 = 12 elétrons em ligações.
    • Elétrons restantes: 24 - 12 = 12.
    • Cada oxigênio com ligação dupla terá 2 pares isolados ( 4 elétrons cada), total 3\times 4 = 12 — encaixa perfeitamente.
  • Assim a distribuição fica: cada \mathrm{O} tem dois pares isolados e uma ligação dupla com \mathrm{S}; \mathrm{S} está ligado às três \mathrm{O} por duplas e não possui pares isolados próprios.
  • Agora calcule as cargas formais:
    • Para cada oxigênio em ligação dupla:
      • elétrons de valência: 6.
      • elétrons não ligantes: 4.
      • elétrons ligantes totais na ligação dupla: 4, metade =2.
      • carga formal do \mathrm{O}:
      6 - 4 - 2 = 0.
    • Para o enxofre:
      • elétrons de valência: 6.
      • elétrons não ligantes: 0.
      • elétrons ligantes totais: 3 ligações duplas \Rightarrow 3\times 4 = 12 elétrons ligantes, metade =6.
      • carga formal do \mathrm{S}:
      6 - 0 - 6 = 0.
  • 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 12 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 \mathrm{S}), 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 \mathrm{SO}_{3}.

Passo 9

Resumo final e geometria molecular.
  • A estrutura resultante é simétrica: \mathrm{S} no centro com três ligações duplas para três átomos de \mathrm{O}.
  • Geometria eletrônica e molecular: trigonal plana (ângulos aproximadamente \,120^\circ) — 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 \mathrm{S}=\mathrm{O}, cada \mathrm{O} com dois pares isolados, \mathrm{S} com octeto expandido (12 elétrons) e todas as cargas formais iguais a zero.

Resposta

A estrutura de Lewis de \mathrm{SO}_{3} é com o enxofre central ligado por três ligações duplas a três átomos de oxigênio ( \mathrm{S}=\mathrm{O} 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 \approx 120^\circ).

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