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{PO}_{4}{ }^{3-}
Passo 1
Temos o íon fosfato \mathrm{PO}_4^{3-}. O fósforo fica no centro, ligado a quatro oxigênios. Precisamos desenhar a estrutura de Lewis, calcular a carga formal de cada átomo, mostrar possíveis estruturas de ressonância e indicar o híbrido, e por fim determinar a geometria pelo modelo VSEPR.
Montar o esqueleto: o átomo de \mathrm{P} no centro faz quatro ligações simples, uma para cada \mathrm{O}.
Passo 4
Distribuir os elétrons restantes para completar octetos:
Ligação simples usa 2 elétrons, quatro ligações gastam 4\times 2 = 8 elétrons. Sobram 32-8=24, que colocamos como pares isolados nos quatro oxigênios (6 elétrons em cada). Todos os oxigênios têm agora octeto completo; o fósforo tem apenas 8 elétrons, mas pode expandir octeto.
Passo 5
Calcular a carga formal na estrutura só com ligações simples:
Cada oxigênio fica com -1 e o fósforo com +1, soma total -3.
Passo 6
Para reduzir cargas formais, fazemos expansão de octeto no fósforo e convertemos um par isolado de um oxigênio em dupla ligação \mathrm{P}= \mathrm{O}. Nessa estrutura:
Ficamos com três oxigênios com carga -1, um oxigênio neutro (dupla) e fósforo neutro, somando -3.
Passo 7
Há quatro formas equivalentes de escolher qual oxigênio faz dupla ligação. Logo, o íon apresenta ressonância entre essas quatro estruturas. O híbrido de ressonância tem todas as quatro ligações \mathrm{P–O} com ordem de ligação média
e a carga -3 igualmente delocalizada, ou seja, cada oxigênio carrega em média -\tfrac{3}{4}.
Passo 8
Pelo VSEPR, o átomo central \mathrm{P} tem quatro pares ligantes e nenhum par isolado (AX_4), resultando em geometria tetraédrica com ângulos aproximados de 109,5^\circ.
Resposta
A estrutura real é o híbrido de ressonância de quatro formas em que \mathrm{P} está ligado a quatro \mathrm{O} em arranjo tetraédrico. Cada enlace \mathrm{P–O} tem ordem de ligação 1,25, o fósforo tem carga formal 0 e cada oxigênio carrega em média -\tfrac{3}{4}. A geometria é tetraédrica (\approx109,5^\circ).