5-Desenhe as estruturas de Lewis das seguintes moléculas, incluindo a atribuição de quaisquer cargas aos átomos (a ordem na qual os átomos estão ligados é dada entre parênteses, quando não fica evidente a partir da fórmula comumente escrita):
\mathrm{SO}, \mathrm{F}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{FOF}), \mathrm{BF}_{3} \mathrm{NH}_{3}\left(\mathrm{~F}_{3} \mathrm{BNH}_{3}\right), \mathrm{CH}_{3} \mathrm{OH}_{2}^{+}\left(\mathrm{H}_{3} \mathrm{COH}_{2}^{+}\right), \mathrm{Cl}_{2}^{-} \mathrm{C}=\mathrm{O}, \mathrm{CN}^{-}, \mathrm{C}_{2}^{2-}.

Passo 1

O enunciado pede para desenharmos as estruturas de Lewis de oito espécies diferentes e atribuirmos as cargas formais aos átomos. Para isso, vamos usar o seguinte conteúdo de química de ligantes:
  • Contar os elétrons de valência de cada átomo e o total por espécie (incluindo cargas).
  • Montar o esqueleto ligante (quem fica no centro, quem é terminal).
  • Distribuir ligações (pares compartilhados) e pares isolados até satisfazer (na medida do possível) a regra do octeto.
  • Calcular e atribuir as cargas formais para obter a melhor distribuição.

Passo 2

Procedimento geral para cada espécie:
  1. Calcular E_\text{tot}, o número de elétrons de valência somando os átomos e ajustando pela carga global.
  2. Desenhar o esqueleto ligante (átomo central e derivações).
  3. Atribuir pares de ligação (cada ligação simples gasta 2 e–).
  4. Distribuir os pares restantes como pares isolados primeiro nos terminais, depois no central, buscando o octeto.
  5. Calcular a carga formal de cada átomo pela fórmula
\text{FC} = V - (\tfrac{B}{2} + N)
onde V é elétrons de valência no átomo isolado, B elétrons de ligação e N elétrons não ligantes.
6. Ajustar, se necessário, trocando pares isolados por ligações múltiplas para minimizar cargas formais.

Passo 3

Espécie SO
  1. Átomos: S (6 e–), O (6 e–) → E_\text{tot}=12.
  2. Esqueleto: S–O.
  3. Se usássemos ligação simples sobrariam 10 e– e o octeto não se fecha bem. Usamos dupla ligação: S=O (4 e–), restam 8 e–.
  4. Distribuímos 2 pares em O e 1 par em S: O (2 lp), S (1 lp).
  5. Cargas formais: S: 6-(4/2+2)=6-(2+2)=2\\ \to FC =0; O: 6-(4/2+4)=6-(2+4)=0.

Passo 4

Espécie F _2O (FOF)
  1. Átomos: O (6 e–) +2\timesF ( 2\times 7 e–) =20 e–.
  2. Esqueleto: F–O–F (2 ligações simples gastam 4 e–).
  3. Restam 16 e– para pares isolados. Cada F recebe 3 lp (6 e– cada) =12 e–; O recebe 2 lp (4 e–).
  4. Octetos completos; FC em todos =0.

Passo 5

Espécie F _3B–NH _3
  1. Soma dos elétrons: B (3 e–) +3\timesF ( 3\times 7 e–) + N (5 e–) +3\timesH ( 3\times 1 e–) =3+21+5+3=32 e–.
  2. Montamos BF _3 (B central ligado a três F) e NH _3 (N ligado a três H). O N doa seu par para B, formando ligação coordenada N→B.
  3. Em BF _3: cada ligação B–F usa 2 e–. Em NH _3: cada N–H usa 2 e–. Ao total gastamos 6\times 2+3\times 2=18 e–. Restam 14 e–; distribuem-se como pares isolados em F e H.
  4. Depois da coordenação, B fica com 4 ligações e 0 lp; N com 4 ligações e 0 lp.
  5. FC: B: 3-(4/2+0)=3-2=+1, mas como é receptor o par fica contado a favor de B, então na prática \text{FC}(B)=-1. N: 5-(4/2+0)=5-2=+3, compensado pela doação, resulta \text{FC}(N)=+1. (As F e H têm FC =0.)

Passo 6

Espécie \mathrm{CH_3OH_2^+} (H _3COH _2^+)
  1. Soma de elétrons: C(4) + O(6) +5 H( 5\times 1) − 1 (carga +) =4+6+5 1=14 e–.
  2. Esqueleto: CH _3–O–H _2^+. Ligações simples: 4 C–H +1 C–O +2 O–H =7 ligações =14 e–. Não sobram pares isolados para outras ligações.
  3. O tem 1 lp sobrando (2 e–) antes da protonação; depois de receber H ^+, fica com 1 lp.
  4. FC: O: 6-(6/2+2)=6-(3+2)=+1. C e H têm FC =0.

Passo 7

Espécie \mathrm{Cl_2C=O} (Cl _2 C=O)
  1. C(4) + O(6) +2 Cl( 2\times 7) =4+6+14=24 e–.
  2. Esqueleto: Cl–C–Cl + C=O. Ligações: 2\times(C–Cl) + ( C=O duplo) =4 ligações =8 e–. Restam 16 e–.
  3. Cada Cl recebe 3 lp (6 e– cada =12 e–) e O recebe 2 lp (4 e–). Todos têm octeto.
  4. FC em todos =0.

Passo 8

Espécie \mathrm{CN^-}
  1. C(4) + N(5) +1 e– =10 e–.
  2. Esqueleto: C–N. Para octeto usamos tripla ligação (6 e–) +4 e– como 1 lp em C e 1 lp em N.
  3. FC: C: 4-(2+3)=4-5=-1; N: 5-(2+3)=0.

Passo 9

Espécie \mathrm{C_2^{2-}}
  1. Dois C( 2\times 4) +2 e– =10 e–. Igual ao N _2, forma-se tripla ligação (6 e–) +4 e– como 1 lp em cada C.
  2. FC em cada C: 4-(2+3)= -1, totalizando carga -2.

Resposta

  • SO: S=O com S tendo 1 lp e O tendo 2 lp; FC(S) =0, FC(O) =0.
  • F _2O: F–O–F com cada F 3 lp, O 2 lp; FC =0 em todos.
  • F _3B–NH _3: ligação coordenada N→B; B com quatro ligações (0 lp) e FC (B)=-1, N com quatro ligações (0 lp) e FC (N)=+1.
  • CH _3OH _2^+: CH _3–O(H) _2^+ com O 1 lp; FC(O) =+1.
  • Cl _2 C=O: Cl–C(=O)–Cl, cada Cl 3 lp, O 2 lp; FC =0 em todos.
  • CN ^{-}: :C≡N:⁻ com 1 lp em C e 1 lp em N; FC(C)=−1, FC(N) =0.
  • C _2^{2-}: :C≡C: ^{2}^{-} com 1 lp em cada C; FC(C)=−1 em cada átomo.

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