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{CH}_{4}

Passo 1

O enunciado pede, para a espécie \mathrm{CH}_4, que tracemos a estrutura de Lewis, calculemos a carga formal de cada átomo, verifiquemos se há estruturas alternativas ou ressonância e, por fim, determos a geometria molecular segundo VSEPR.

Passo 2

Contagem de elétrons de valência:
– Carbono: 4 elétrons
– Cada hidrogênio: 1 elétron, total de 4\times1=4 elétrons
Total =4+4=8 elétrons, ou seja, 4 pares que formarão ligações.
A única forma de acomodar 8 elétrons com todos os átomos satisfeitos (H precisa de 2 elétrons, C de 8) é ligando o C central a cada H por ligações simples.
Lewis (cada traço representa um par de elétrons na ligação):
 H  
 |  
H—C—H
|
H

Passo 3

Cálculo de carga formal ( \mathrm{CF}):
A fórmula é
\mathrm{CF} = (\text{elétrons de valência}) - (\text{elétrons não-ligantes}) - \tfrac12(\text{elétrons ligantes}).éêéãé
Para o carbono:
\mathrm{CF}_\text{C} =4-0-\tfrac12(8)=4-0-4=0.
Para cada hidrogênio:
\mathrm{CF}_\text{H} =1-0-\tfrac12(2)=1-0-1=0.

Passo 4

Não existem outras estruturas de Lewis plausíveis para \mathrm{CH}_4 e, portanto, não há ressonância. A estrutura obtida é a única que satisfaz as regras de octeto para C e dueto para H.

Passo 5

Segundo a teoria VSEPR, temos um átomo de tipo A (C) ligado a quatro ligantes X (H) e sem pares isolados no átomo central, ou seja, padrão AX _4. Isso leva a uma geometria tetraédrica com ângulos \approx109,5^\circ.

Resposta

Estrutura de Lewis: C central com quatro ligações simples a quatro H; todas as cargas formais =0. Não há ressonância. Geometria molecular tetraédrica, ângulos de ligação de aproximadamente 109,5^\circ.

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