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).
Passo 1
O enunciado pede a estrutura de Lewis de
, o cálculo de carga formal em cada átomo, a avaliação de possíveis formas de ressonância e, por fim, a geometria molecular segundo a teoria VSEPR. Aqui o conteúdo envolve distribuição de elétrons de valência, carga formal e arranjo espacial em moléculas hipervalentes.
Passo 2
Calculemos os elétrons de valência disponíveis. O cloro tem
elétrons de valência e cada flúor tem
, logo
Passo 3
Escolha do esqueleto: o átomo menos eletronegativo (Cl) fica no centro, ligado aos três átomos de F por ligações simples. Cada ligação simples usa
elétrons.
Passo 4
Distribuição dos pares isolados:
– elétrons usados em ligações: elétrons;
– elétrons restantes: elétrons, ou seja,
pares isolados.
Cada átomo de flúor completa seu octeto com pares isolados (
elétrons), sobrando
elétrons (
pares) que vão todos para o Cl.
Assim a estrutura de Lewis final é:
– Cl no centro com três ligações Cl–F;
– cada F com pares isolados;
– Cl com pares isolados extras.
– elétrons usados em ligações:
– elétrons restantes:
Cada átomo de flúor completa seu octeto com
Assim a estrutura de Lewis final é:
– Cl no centro com três ligações Cl–F;
– cada F com
– Cl com
Passo 5
Vamos desenhar esquematicamente a estrutura (os pares isolados em Cl estão em equatorial e não aparecem bem num desenho linear):
onde cada “
” representa um par de elétrons.
Passo 6
Cálculo de carga formal em cada átomo usando
em que
é elétrons de valência livres,
pares isolados e
elétrons ligados.
– Para cada F: ,
elétrons em pares isolados,
em uma ligação.
– Para cada F:
– Para Cl:
,
elétrons isolados,
elétrons de três ligações.
Todas as cargas formais são zero.
Passo 7
Quanto a ressonância, não há outra forma de dispor ligações e pares isolados sem criar cargas formais, pois Cl já expande octeto. Logo, não se aplica ressonância e o híbrido é simplesmente esta única estrutura.
Passo 8
Geometria segundo VSEPR: o Cl tem
regiões de densidade eletrônica (
ligações
pares isolados), distribuição eletrônica trigonal bipiramidal. Os dois pares isolados ocupam posições equatoriais (menor repulsão), restando três ligações: duas no eixo axial e uma em posição equatorial. A forma molecular resultante é “T-shaped” (em T).
Resposta
A estrutura de Lewis de
tem Cl no centro com três ligações simples a F e dois pares isolados em posição equatorial. Todas as cargas formais são zero. Não há ressonância relevante e a geometria molecular é T-shaped, derivada de uma geometria eletrônica trigonal bipiramidal com pares isolados equatoriais.