Desenhe passo a passo as estruturas de Lewis para as seguintes espécies:
ClO
ClO
Passo 1
O enunciado pede: desenhar a(s) estrutura(s) de Lewis para a espécie ClO (um par de átomos, cloro e oxigênio).
Informações dadas e que vamos usar:
Informações dadas e que vamos usar:
- Número de elétrons de valência:
tem elétrons de valência; tem elétrons de valência. - Espécie neutra: somamos esses elétrons para obter o total disponível para a estrutura de Lewis.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência (passo fundamental):
Expliquei: isso significa que teremos
elétrons (ou seja, número ímpar) para distribuir como pares de ligação, pares isolados e possivelmente um elétron não pareado (radical).
Passo 3
Escolha do esqueleto e primeira ligação:
- São dois átomos, então o esqueleto é simplesmente
. - Fazemos inicialmente uma ligação simples entre eles; essa ligação consome
elétrons. - Restam
elétrons para distribuir como pares isolados e possivelmente como um elétron solitário.
Passo 4
Regra prática para distribuir elétrons:
- Primeiro coloque pares não ligantes no átomo mais eletronegativo (aqui
), até completar o octeto quando possível. - Depois coloque o que resta no outro átomo.
- Finalmente verifique cargas formais para escolher a estrutura mais razoável.
Vamos tentar duas distribuições plausíveis e comparar (é uma boa técnica na prova).
Opção A — elétron ímpar no cloro:
- Atribuir a
três pares isolados (6 elétrons) para tentar completar seu octeto. Isso usa dos restantes. - Restam
elétrons que caem no cloro: isso pode ser pares (4 elétrons) + elétron não pareado. - Contagem final por átomo:
-
: tem pares não ligantes ( e⁻) + ligação ( e⁻) → tem e⁻ ao redor (octeto completo). -
: tem pares não ligantes ( e⁻) + elétron isolado ( e⁻) + 1 ligação ( e⁻) → total e⁻ ao redor (radical no Cl).
-
- Calculamos as cargas formais usando a fórmula abaixo.
Passo 5
Fórmula de carga formal — explicação didática:
A carga formal ( ) de um átomo é dada por
A carga formal (
onde
-
é o número de elétrons de valência do átomo isolado; -
é o número de elétrons não ligantes (pares + elétrons solitários) atribuídos a esse átomo na estrutura; -
é o número total de elétrons compartilhados em ligações ligados a este átomo (ou seja, duas vezes o número de ligações que o átomo participa).
Agora aplicamos a fórmula à Opção A:
- Para
: , (4 em pares + 1 solitário), (uma ligação simples). Então - Para
: , , . Então
Resultado Opção A: cargas formais
e
. Isso não é ótimo porque temos cargas formais diferentes (mas nem sempre impossível).
Passo 6
Opção B — elétron ímpar no oxigênio (outra forma plausível):
- Depois da ligação simples, tentamos colocar mais pares no cloro primeiro (pois o cloro pode completar o octeto) e deixar o oxigênio com um elétron solitário.
- Atribuímos ao
três pares isolados ( elétrons) — assim o cloro fica com octeto completo: (pares) + (ligação) = e⁻ ao redor. - Ao
restam elétrons: isso corresponde a pares isolados ( e⁻) + elétron solitário. - Contagem por átomo:
-
: pares não ligantes ( e⁻) + 1 ligação ( e⁻) → e⁻ (octeto). -
: pares não ligantes ( e⁻) + elétron solitário ( e⁻) + 1 ligação ( e⁻) → e⁻ (radical no O).
-
Passo 7
Cálculo das cargas formais para a Opção B usando a mesma fórmula:
- Para
: , , : - Para
: , (inclui o elétron solitário), :
Resultado Opção B: cargas formais zero em ambos os átomos — isto é melhor do ponto de vista da regra de mínima carga formal.
Passo 8
Interpretação e escolha da estrutura preferida:
- A Opção B dá cargas formais totais iguais a zero em ambos os átomos, e usa todos os
elétrons corretamente. - A Opção A resultou em cargas formais
e , portanto é menos provável do que a Opção B. - Conclusão: a estrutura de Lewis preferida para
(neutra) é a Opção B — ligação simples , com o elétron não pareado localizado no oxigênio.
Explicação física curta (modo de prova): escolhe-se a estrutura que minimiza as cargas formais e coloca o elétron não pareado no átomo que produz menor energia eletrônica global — aqui ambas as cargas formais ficam nulas na Opção B, então ela é a correta.
Passo 9
Descrição explícita da estrutura de Lewis preferida (como desenhar passo a passo na prova):
- Escreva
. - Coloque três pares de pontos ao redor de
(três pares isolados). - Coloque dois pares de pontos ao redor de
e mais um ponto solitário (o elétron não pareado). - Verifique: total de elétrons usados =
(ligação) + (pares no Cl) + (dois pares no O) + (elétron solitário no O) = .
Resposta
Cl–O com ligação simples; Cl com
pares de elétrons não ligantes; O com
pares de elétrons não ligantes e
elétron não pareado (radical).