Desenhe as estruturas de Lewis das espécies abaixo e de seus principais contribuintes de ressonância, incluindo cargas formais onde aplicável. Avalie a importância relativa das estruturas de Lewis em cada caso. Justifique.
O3

Passo 1

Beleza, o exercício pede pra desenhar a estrutura de Lewis do ozônio, O3, mostrar todos os contribuintes de ressonância (i.e., as diferentes “fotos” que a molécula pode ter com elétrons no lugar trocado) e botar as cargas formais. Por fim, avaliar qual delas é mais importante. Estamos mexendo com:
  • Estrutura de Lewis (octeto, ligações e pares de elétrons)
  • Cálculo de carga formal
  • Ressonância (delocalização de elétrons)
    Para isso vamos precisar contar elétrons de valência, montar o esqueleto “O–O–O”, distribuir elétrons para cumprir o octeto e depois calcular a carga formal usando
FC = (elétrons de valência) - (elétrons em pares não-ligantes + tfrac12,elétrons ligantes)éêéãé

Passo 2

Conta dos elétrons de valência: cada oxigênio tem 6 elétrons de valência, então no total são
3 times 6 = 18 elétronsé
Isso quer dizer que vou ter 9 pares de elétrons pra distribuir entre ligações e pares isolados.

Passo 3

Esqueleto básico: O central ligado a dois oxigênios nas pontas:
O — O — O
Será preciso dar um “up” nessa ligação pra satisfazer octeto, porque se eu fizer só ligações simples, o O central só veria 4 elétrons ao todo. Então uma das ligações vai virar dupla.

Passo 4

Vamos montar a primeira estrutura colocando a ligação dupla à direita, por exemplo:
O — O = O
Agora distribuo os elétrons restantes como pares isolados pra cada átomo atingir 8 elétrons:
  • A ligação simples usa 2 elétrons, a dupla usa 4, sobraram 18 - (2+4) = 12 elétrons = 6 pares.
  • Cada O recebe pares isolados até completar 8 elétrons totais (ligantes + não-ligantes).
    • O da esquerda: só tem 1 ligação simples (2 elétrons), precisa de mais 6 elétrons → 3 pares isolados.
    • O do meio: tem uma simples + uma dupla (2+4=6 elétrons), precisa de mais 2 elétrons → 1 par isolado.
    • O da direita: tem ligação dupla (4 elétrons), precisa de mais 4 elétrons → 2 pares isolados.
Desenhando:
[:Ö:] — [:Ö•:] = [:Ö:]
(3 pares) (1 par) (2 pares)

Passo 5

Agora calculo carga formal em cada átomo. Lembrando a fórmula:
FC = V - (L + tfrac12 B)
onde V = elétrons de valência, L = elétrons em pares isolados, B = elétrons em ligações.
Para a estrutura acima:
  • O da esquerda: V=6, L=6 (3 pares), B=2 → ;6 - (6 + 1) = -1
  • O do meio: V=6, L=2 (1 par), B=6 → ;6 - (2 + 3) = +1
  • O da direita: V=6, L=4 (2 pares), B=4 → ;6 - (4 + 2) = 0
Logo a primeira forma-resonância é
[:Ö⁻:] — [:Ö⁺:] = [:Ö:]

Passo 6

Agora a segunda estrutura-resonância é idêntica, só que invertendo onde está a dupla:
O = O — O
Repetindo a conta de elétrons e de carga formal, você encontra:
  • O da esquerda (agora dupla) → carga 0
  • O do meio → +1
  • O da direita (agora simples) → –1
Então a outra forma é
[:Ö:] = [:Ö⁺:] — [:Ö⁻:]

Passo 7

Avaliação de importância:
Como as duas formas têm o mesmo arranjo de cargas formais (um O com –1, um com +1, um neutro) e só diferem na posição da dupla, elas são igualmente importantes. Na verdade a estrutura real do ozônio é um “meio termo” delas – os elétrons da ligação dupla ficam “delocalizados” nos dois lados.

Resposta

As estruturas de ressonância de O3 são:
  1. [:Ö⁻:] — [:Ö⁺:] = [:Ö:]
  2. [:Ö:] = [:Ö⁺:] — [:Ö⁻:]
Em ambas:
  • Um oxigênio carrega carga formal –1
  • Um carrega +1
  • Um é neutro
Elas têm importância igual na molécula real, que é uma média (delocalização) entre essas duas formas.

Exercícios relacionados