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{XeO}_{3}
Passo 1
O enunciado pede a estrutura de Lewis para \mathrm{XeO_3}, o cálculo das cargas formais de cada átomo, eventual existência de ressonância e, por fim, a geometria molecular segundo VSEPR. Aqui vamos usar: contagem de elétrons de valência, regra do octeto (permitindo expansão para o Xe), definição de carga formal
Passo 2
Contamos os elétrons de valência:
– Xenônio: \;8
– Cada oxigênio: \;6, total de 3\times6=18
Total de elétrons de valência = 8+18=26. Como a espécie é neutra, usamos todos esses 26 elétrons na estrutura de Lewis.
Passo 3
Fazemos o esqueleto com Xe ao centro ligado a três O por ligações simples. Isso consome 3\times2=6 elétrons. Em seguida, distribuímos pares isolados para completar o octeto dos oxigênios: cada O precisa de 8-2=6 elétrons não ligados, ou seja, 3 pares em cada O, totalizando 3\times6=18 elétrons. Até aqui usamos 6+18=24 elétrons. Restam 26-24=2 elétrons, que vão como um par isolado em Xe.
Passo 4
Na configuração obtida, Xe fica com 10 elétrons de valência (3 ligações simples \times 2+1 par isolado \times 2=8 elétrons) – ainda não preencheu o octeto de Xe. Para zerar cargas formais e satisfazer o octeto nos oxigênios, formamos duplas ligações Xe=O em cada ligação, usando 1 par isolado de cada O para se transformar em par ligado. Isso converte as três ligações simples em três ligações duplas. Xe passa a ter 3\times4+2=14 elétrons em torno dele (expansão do octeto).
Onde cada traço duplo representa uma ligação dupla e o par isolado está em Xe.
Passo 6
Calculamos as cargas formais:
– Em cada O duplamente ligado:
\text{FC}(O)=6\;-\;4\;-\;\tfrac{4}{2}=6-4-2=0.
– Em Xe:
\text{FC}(Xe)=8\;-\;2\;-\;\tfrac{12}{2}=8-2-6=0.
Todas as cargas formais são zero, somando-se a carga total nula da molécula.
Passo 7
Como todas as cargas formais ficam zero e não há outra forma de distribuir elétrons que baixe ainda mais a energia, não há ressonância a considerar: a estrutura com três ligações duplas e um par isolado em Xe é a real.
Passo 8
Para VSEPR, Xe tem quatro regiões de densidade eletrônica (3 pares ligantes +1 par isolado). A geometria eletrônica é tetraédrica e a molecular é piramidal trigonal, com ângulos ligeiramente menores que 109{,}5^\circ (\approx 107\circ).