2.1 Desenhe as estruturas de Lewis para:
Passo 1
O enunciado pede para desenhar as estruturas de Lewis para
.
Informações relevantes que temos (diretamente da fórmula):
Informações relevantes que temos (diretamente da fórmula):
- Há
átomo de , átomo de e átomos de . - A carga total da espécie é
.
A partir disso vamos construir a estrutura passo a passo.
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência (explicando bem por que fazemos isso). A regra: somamos os elétrons de valência de cada átomo e ajustamos pela carga total.
-
tem elétron de valência. -
tem elétrons de valência. - Cada
tem elétrons de valência, então três dão . - A carga
significa que há elétron extra.
Total de elétrons de valência disponíveis:
Isso é o que vamos distribuir entre ligações e pares isolados ao montar a estrutura de Lewis.
Passo 3
Escolha da conectividade (esqueleto). Regras simples:
- O menos eletronegativo costuma ficar no centro (aqui
fica central). - O hidrogênio só faz uma ligação, portanto o
estará ligado a um oxigênio (formando um grupo ), não diretamente ao enxofre.
Logo a conectividade será:e ainda mais um ligado ao (total 3 oxigênios ligados a S, um deles carregando H).
Passo 4
Colocando as ligações iniciais e distribuindo elétrons:
- Primeiro colocamos as ligações simples: três ligações
e uma ligação . Cada ligação simples usa 2 elétrons.
Número de elétrons usados em ligações:ligações elétrons. - Elétrons restantes:
elétrons para pares isolados. - Agora completamos o octeto dos oxigênios primeiro (regra prática: completar átomos mais eletronegativos):
- O oxigênio ligado ao H já tem duas ligações (uma com S e uma com H) = 4 elétrons na região de ligação; para completar o octeto precisa de mais 4 elétrons = 2 pares isolados.
- Se colocarmos pares isolados suficientes para deixar os outros dois oxigênios (os que não têm H) também com octeto, cada um precisa de 6 elétrons em pares isolados (porque cada tem só a ligação S–O no esqueleto inicial): isso dá
elétrons.
- Soma de pares isolados nos três oxigênios:
elétrons usados. Ainda restam elétrons, que colocamos inicialmente como um par isolado no enxofre . - Contagem final de elétrons:
(ligações) + (pares isolados em O) + (par isolado em S) = . Tudo contabilizado.
Passo 5
Cálculo de cargas formais para avaliar se a estrutura é razoável. Fórmula (explicada):
A carga formal de um átomo = (número de elétrons de valência do átomo isolado)
(número de elétrons não ligantes atribuídos a esse átomo)
(metade dos elétrons de ligação do átomo).
Vamos aplicar à estrutura inicial (três ligações simples S–O, par em S etc.):
A carga formal de um átomo =
Vamos aplicar à estrutura inicial (três ligações simples S–O, par em S etc.):
-
Oxigênio ligado ao H (chamemos de
): - elétrons não ligantes =
(dois pares), - elétrons de ligação ao seu redor = duas ligações (S–O e O–H) = 4 elétrons, metade = 2.
- carga formal:
.
- elétrons não ligantes =
-
Cada oxigênio que está apenas ligado por uma única ligação ao S (chamemos
e ): - elétrons não ligantes =
(três pares), - metade dos elétrons de ligação =
(pois só uma ligação), - carga formal:
para cada um desses dois oxigênios.
- elétrons não ligantes =
-
Enxofre
(com um par isolado e três ligações simples): - elétrons não ligantes =
(um par), - metade dos elétrons de ligação =
(três ligações elétrons, metade = 3), - carga formal:
.
- elétrons não ligantes =
-
Hidrogênio: carga formal
.
Somando as cargas formais:
, que é a carga total correta. Porém, temos dois oxigênios com carga
e
com
— podemos melhorar a distribuição de cargas através de ressonância (mover pares para formar ligações duplas), reduzindo energia da estrutura.
Passo 6
Construindo as estruturas de ressonância (a parte didática sobre por que se faz isso). Observação: oxigênios são mais eletronegativos que enxofre, mas o enxofre no terceiro período pode expandir o octeto aceitando mais ligações. Podemos reduzir cargas formais desfavoráveis movendo um par isolado de um oxigênio negativo para formar uma ligação dupla
. Isso dá estruturas onde apenas um oxigênio fica com carga
(melhor distribuição). Procedimento e resultado:
- Tome a estrutura inicial e converta um dos oxigênios com carga
em uma ligação dupla com movendo um par isolado desse oxigênio para formar a segunda ligação S=O. Fazendo isso: - O oxigênio que formou a dupla passa a ter carga formal
. - O enxofre passa a ter um par isolado ainda e agora está ligado a um
por dupla, a um por simples (que fica com carga ) e a por simples. O cálculo mostra que a carga formal do enxofre fica nessa estrutura.
- O oxigênio que formou a dupla passa a ter carga formal
- Há simetria entre os dois oxigênios que podem fornecer essa dupla: portanto existem duas estruturas-resonância principais, que se interconvertem trocando qual dos dois oxigênios não protonados carrega o
.
As duas estruturas principais, escritas em notação de ligação (mostrando qual O tem a carga negativa), são:
e
Nessas duas formas:
-
é o oxigênio ligado a (grupo OH) — carga formal . - Uma das
ou está dupla ligada a (carga ); a outra é simples ligada e carrega a carga formal . - O enxofre tem nesta estrutura um par isolado e formalmente carga
.
Passo 7
Interpretação final e desenho híbrido (como usar isso na prova):
- A verdadeira distribuição eletrônica é um híbrido de ressonância das duas estruturas acima: a carga negativa está deslocalizada (ressonância) sobre os dois oxigênios que não estão protonados.
- Consequência prática: os comprimentos das ligações
entre o enxofre e os dois oxigênios não protonados serão intermediários entre ligações simples e duplas (ordem de ligação média entre esses dois O e S). - Ao desenhar em prova, é suficiente apresentar as duas (ou três, se quiser incluir a forma com S positivo como menor contribuinte) estruturas-resonância e comentar que o híbrido tem delocalização da carga.