3- Desenhe estruturas de ressonância para o íon bicarbonato,
HCO3 ^-.
a) Teria o
HCO3^-o mesmo número de estruturas de ressonância que o íon
CO3 ^2- ?
b) Quais são as cargas formais dos átomos de O e C no
HCO3 ^-?

Passo 1

O enunciado pede para desenhar as estruturas de ressonância do íon HCO3^-, comparar o número de estruturas com o íon CO3^2- e calcular as cargas formais dos átomos de O e de C em HCO3^-. O conteúdo aqui é teoria de estruturas de ressonância e cálculo de carga formal, que envolve contagem de elétrons de valência, desenho da estrutura de Lewis e aplicação da definição de carga formal.

Passo 2

Somamos os elétrons de valência de HCO3^-:
1 (H) + 4 (C) + 3times6 (O) + 1 (carga -) = 24 elétrons é
Destes, 8 elétrons formam as quatro ligações simples iniciais ( CO três vezes e OH uma vez), sobrando 24-8=16 elétrons que serão distribuídos como pares isolados para completar os octetos.

Passo 3

Na estrutura de Lewis básica unimos o C aos três O, ligamos H a um desses O (formando OH) e colocamos pares isolados nos átomos de O. Para satisfazer octeto em C (total de 8 elétrons) é preciso converter uma das ligações C–O em dupla ligação. Como o H está preso a um O, a dupla sempre aparece num dos outros dois O.

Passo 4

As duas ligações duplas possíveis migram entre os dois oxigênios desprotonados, gerando duas formas–resonância equivalentes de HCO3^-. Em cada estrutura:
– Um dos O forma dupla ligação com C;
– O outro O (sem H) fica com carga formal -1;
– O O ligado ao H fica sempre como OH sem carga.
Portanto, há 2 estruturas de ressonância. Em contraste, CO3^2- tem três oxigênios equivalentes e, por isso, 3 estruturas de ressonância.

Passo 5

Calculamos a carga formal ( CF) por átomo nas estruturas de HCO3^- usando
CF = (elétrons de valência) - (elétrons não ligantes) - tfrac12(elétrons de ligação) éêéãéçã
Em qualquer forma-resonância:
– Carbono: 0 pares isolados e 8 elétrons de ligação Rightarrow CFC=4-0-8/2=0.
– O duplamente ligado: 2 pares isolados e 4 elétrons de ligação Rightarrow CF=6-4-4/2=0.
– O ligado ao H ( OH): 2 pares isolados e 4 elétrons de ligação ( CO e OH) Rightarrow CF=6-4-4/2=0.
– O desprotonado (com ligação simples a C): 3 pares isolados e 2 elétrons de ligação Rightarrow CF=6-6-2/2=-1.

Resposta

(a) Não. HCO3^- tem 2 estruturas de ressonância, enquanto CO3^2- tem 3.
(b) Em cada forma-resonância de HCO3^-:
– C: carga formal 0.
– O duplamente ligado: carga formal 0.
– O da hidroxila ( OH): carga formal 0.
– O desprotonado (ligação simples a C): carga formal -1.

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