Desenhe as estruturas de Lewis para as seguintes moléculas e íons, para cada um deles, calcule a carga formal de cada átomo. Quando possível mostre mais de uma estrutura possível e qual delas deve ser a real. Se for o caso, indique se a molécula apresenta ressonância e qual é o híbrido de ressonância dessa molécula. Para todas as espécies, faça a representação espacial pela teoria da repulsão dos pares de elétrons da camada de valência (VSEPR).
\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}

Passo 1

O enunciado pede a estrutura de Lewis de \mathrm{H}_2\mathrm{O}, cálculo de carga formal em cada átomo, verificação de possíveis ressonâncias e a geometria segundo VSEPR. O conteúdo envolve contagem de elétrons de valência, distribuição de pares ligantes e não-ligantes, formal charge, ausência ou presença de ressonância e arranjo geométrico de pares eletrônicos.

Passo 2

Contamos os elétrons de valência: cada átomo de \mathrm{H} contribui com 1 elétron e o oxigênio com 6, totalizando
2\times 1 + 6 = 8 \text{ elétrons.}é
O oxigênio é o átomo central porque pode acomodar mais pares de elétrons e o hidrogênio só forma ligação simples.

Passo 3

Desenhamos o esqueleto ligando cada \mathrm{H} ao \mathrm{O} por ligações simples:
\mathrm{H}-\mathrm{O}-\mathrm{H}
Cada ligação simples usa 2 elétrons, consumindo 2\times 2 =4 elétrons dos 8.

Passo 4

Com os 4 elétrons restantes, completamos o octeto do oxigênio como pares não-ligantes. Ficamos com três pares livres em \mathrm{O}:
\begin{array}{c} \;\;\;\cdot\cdot\\\ \mathrm{H}-\mathrm{O}-\mathrm{H}\\\ \;\;\;\cdot\cdot \end{array}
onde cada “ \cdot\cdot” é um par de elétrons não-ligante. O hidrogênio já tem seu dueto.

Passo 5

Calculamos a carga formal ( \mathrm{CF}) em cada átomo pela fórmula
\mathrm{CF} = V - N_\text{não-ligantes} - \tfrac12\,N_\text{ligantes},ã
onde V é o número de elétrons de valência.
  • Para cada \mathrm{H}:
    V=1, não-ligantes =0, ligantes =2,
    \mathrm{CF}_\mathrm{H} = 1 - 0 - \tfrac12\cdot 2 = 0.
  • Para \mathrm{O}:
    V=6, não-ligantes =4 elétrons (2 pares), ligantes =4 elétrons (2 ligações),
    \mathrm{CF}_\mathrm{O} = 6 - 4 - \tfrac12\cdot 4 = 0.
    Todas as cargas formais são zero, conferindo estabilidade.

Passo 6

Não há possibilidade de outras estruturas de Lewis com cargas formais menores: o único arranjo satisfaz o octeto e dá cargas formais zero. Logo, não existe ressonância em \mathrm{H}_2\mathrm{O}.

Passo 7

Pela teoria VSEPR, há quatro regiões de densidade eletrônica em torno de \mathrm{O} (duas ligações \mathrm{O–H} e dois pares livres). O arranjo eletrônico é tetraédrico, mas a forma molecular, considerando apenas átomos, é angular (ou “dobrado”), com ângulo \approx 104{,}5^\circ.

Resposta

A estrutura de Lewis de \mathrm{H}_2\mathrm{O} é
\begin{array}{c} \;\;\;\cdot\cdot\\\ \mathrm{H}-\mathrm{O}-\mathrm{H}\\\ \;\;\;\cdot\cdot \end{array}
com todas as cargas formais iguais a zero. Não há ressonância. A geometria VSEPR é angular (dobrado), derivada de uma distribuição tetraédrica de pares eletrônicos em torno do oxigênio, com ângulo de ligação de aproximadamente 104{,}5^\circ.

Exercícios relacionados