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{SO}_{2}

Passo 1

O enunciado pede a estrutura de Lewis de \mathrm{SO_2}, o cálculo de carga formal em cada átomo, as possíveis estruturas (ressonantes ou com expansão de octeto), a escolha da forma real (híbrido de ressonância) e, por fim, a geometria molecular segundo VSEPR.

Passo 2

Contagem de elétrons de valência em \mathrm{SO_2}:
\mathrm{S} tem 6 elétrons de valência.
– Cada \mathrm{O} tem 6 elétrons de valência, totalizando 2\times6=12.
Total 6+12=18 elétrons que devemos distribuir.

Passo 3

Esqueleto básico: \mathrm{O - S - O}.
1. Faça duas ligações simples S–O ( 4 elétrons usados).
2. Restam 18 - 4 = 14 elétrons para pares livres.
3. Complete o octeto de cada \mathrm{O} com 6 elétrons ( 3 pares) em cada um (usa mais 12 elétrons).
4. Sobram 14 - 12 = 2 elétrons, formam um par livre no enxofre.
Nesse momento \mathrm{S} tem só 6 elétrons (octeto incompleto), então tenta-se formar ligações duplas para satisfazer o octeto do enxofre ou minimizar cargas formais.

Passo 4

Estruturas sem expansão (S mantém 8 elétrons) geram dois casos de ressonância:
1. Estrutura A:
\mathrm{O^- - S^+ = O}
– O ligado por ligação simples tem 3 pares livres e carga formal -1.
– O duplamente ligado tem 2 pares livres e carga formal 0.
– S tem 1 par livre e duas ligações (uma simples e uma dupla), carga formal +1.
2. Estrutura B: idem, mas com dupla à esquerda e simples à direita.
Essas duas estruturas são ressonantes e o híbrido daria ligações S–O de ordem 1,5 com cargas parciais \delta^+ em S e \delta^- em cada O.

Passo 5

Estrutura com expansão do octeto em S (permitida pelo período 3):
– Formam-se duas ligações duplas S=O ( 8 elétrons nas ligações).
– Cada O recebe 2 pares livres ( 4 elétrons), totalizando 8 elétrons em cada octeto.
– Sobram 2 elétrons que ficam como 1 par livre em S.
Essa configuração consome 8 + 2\times4 + 2 = 18 elétrons e dá carga formal zero em todos os átomos, sendo a forma de menor energia eletrônica.

Passo 6

Escolha da forma real:
Como \mathrm{S} pode expandir o octeto, a melhor estrutura é aquela com duas ligações duplas e sem cargas formais. Em termos de ressonância de ligação dupla, há delocalização do par \pi sobre as duas S–O, mas não é necessário usar estruturas com cargas formais. O híbrido efetivo tem cada ligação S–O com ordem de ligação 1, afinal de contas ligeiramente menor que 2 por repulsão do par livre em S.

Passo 7

Geometria VSEPR para \mathrm{SO_2}:
– Átomos ligados a S: 2; pares livres em S: 1\to total de 3 regiões de densidade.
– Geometria de elétrons: trigonal plana; geometria molecular: angular (bent).
Ângulo aproximado \sim119^\circ (ligeiramente inferior a 120^\circ pela repulsão extra do par livre).

Resposta

Estrutura de Lewis preferida: duas ligações duplas e um par livre em \mathrm{S}, sem cargas formais, isto é,
\mathrm{O}=\mathrm{S}=\mathrm{O},
com dois pares livres em cada \mathrm{O} e um par livre em \mathrm{S}. A molécula é angular (A X_{2}E), ângulo \approx119^\circ.

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