Escreva a estrutura de Lewis para cada um dos íons abaixo e atribua sua respectiva carga formal:
Passo 1
O que o enunciado pede: desenhar a estrutura de Lewis de
e atribuir a carga formal de cada átomo.
Informações dadas (explicitadas para não nos perdermos):
Informações dadas (explicitadas para não nos perdermos):
- Fórmula molecular:
. - Átomos presentes: dois átomos de carbono (
), quatro átomos de hidrogênio ( ) e um átomo de oxigênio ( ). - Não foi dada carga total explícita, então assumimos a espécie neutra.
A partir daqui vamos montar a estrutura passo a passo.
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência (passo essencial para qualquer estrutura de Lewis).
- Cada carbono tem
elétrons de valência: dois carbonos . - Cada hidrogênio tem
elétron de valência: quatro hidrogênios . - Oxigênio tem
elétrons de valência: .
Total de elétrons de valência disponíveis:
Então temos
elétrons (ou
pares de elétrons) para distribuir.
Passo 3
Escolha da conectividade (esqueleto): qual átomo liga a qual?
Regras práticas e intuitivas (explico por que): hidrogênio é sempre terminal (só faz 1 ligação). Oxigênio normalmente fica terminal e frequentemente forma dupla ligação com carbono quando presente um grupo carbonila. Assim a conectividade mais razoável é a do aldeído: com o oxigênio ligado ao carbono do meio por dupla ligação. Em notação compacta:
.
Ou seja: um carbono (o do grupo metila) liga-se ao carbono carbonílico; este carbonílico liga-se a um hidrogênio e ao oxigênio por dupla ligação.
Regras práticas e intuitivas (explico por que): hidrogênio é sempre terminal (só faz 1 ligação). Oxigênio normalmente fica terminal e frequentemente forma dupla ligação com carbono quando presente um grupo carbonila. Assim a conectividade mais razoável é a do aldeído:
Ou seja: um carbono (o do grupo metila) liga-se ao carbono carbonílico; este carbonílico liga-se a um hidrogênio e ao oxigênio por dupla ligação.
Passo 4
Distribuição inicial de ligações e elétrons de ligação: conte quantos elétrons já usamos nas ligações simples/duplas.
Ligações presentes:
Ligações presentes:
- Quatro ligações
(três no metil + uma no carbonílico) → ligações × elétrons = elétrons. - Uma ligação
→ elétrons. - Uma ligação dupla
→ ligações × elétrons = elétrons.
Total de elétrons em ligações =elétrons.
Passo 5
Distribuição dos elétrons não ligantes (lone pairs): subtraia elétrons usados em ligações do total disponível.
Total disponível elétrons menos
usados em ligações =
elétrons restantes. Esses
elétrons formam
pares não ligantes. Quem precisa de pares não ligantes? O oxigênio (os hidrogênios não podem ter pares e os carbonos já têm 4 ligações cada). Portanto, colocamos os
pares não ligantes no oxigênio.
Total disponível
Passo 6
Verificação da regra do octeto para cada átomo (cada átomo de carbono e oxigênio deve “ver” 8 elétrons ao redor, hidrogênios 2):
- Cada hidrogênio está ligado por uma única ligação (2 elétrons) → OK (regra do dueto para H).
- Carbono do metil: ligado a 3H e ao outro C → 4 ligações = 8 elétrons → OK.
- Carbono carbonílico: liga ao C, ao H e tem a dupla ligação com O → 1 + 1 + 2 = 4 ligações = 8 elétrons → OK.
- Oxigênio: tem dupla ligação (2 ligações) + 2 pares não ligantes (4 elétrons) → total 8 elétrons → OK.
Tudo satisfeito.
Passo 7
Agora vamos calcular as cargas formais. Primeiro a fórmula e o que significa cada termo:
Fórmula da carga formal:
onde:
-
= número de elétrons de valência do átomo isolado (por ex. ). -
= número de elétrons não ligantes (pares solitários) atribuidos ao átomo. -
= número total de elétrons envolvidos em ligações ao redor do átomo (ou seja, soma dos elétrons de todas as ligações em que esse átomo participa). Lembre que cada ligação simples tem 2 elétrons, ligação dupla tem 4 elétrons, etc. Na prática muitas vezes usamos metade dos elétrons de ligação como “eletrons atribuídos” (o termo faz exatamente isso).
Vou aplicar a fórmula para cada tipo de átomo na molécula.
Passo 8
Cálculo para os hidrogênios (cada
):
-
. -
(H não tem pares solitários na estrutura). -
(cada H participa de uma ligação simples = 2 elétrons).
Logo cada hidrogênio tem carga formal
.
Passo 9
Cálculo para o carbono do grupo metila (o carbono terminal ligado a três H):
-
. -
(nenhum par livre nesse carbono). - Esse carbono participa de 3 ligações C–H (3×2=6 elétrons) e 1 ligação C–C (2 elétrons), total
elétrons em ligações.
Portanto carga formal desse carbono é
.
Passo 10
Cálculo para o carbono carbonílico (o carbono ligado ao O por dupla ligação e ao H e ao outro C):
-
. -
. - Participa de 1 ligação C–C (2 elétrons), 1 ligação C–H (2 elétrons) e 1 ligação dupla C=O (4 elétrons), total
.
Carga formal desse carbono também é
.
Passo 11
Cálculo para o oxigênio:
-
. -
(dois pares não ligantes = 4 elétrons). - Participa de uma ligação dupla C=O: isso são 4 elétrons em ligações, então
.
Oxigênio também tem carga formal
.
Passo 12
Conclusão: todos os átomos na estrutura de
têm carga formal zero. A distribuição de elétrons e as ligações estão consistentes com a regra do octeto.
Resposta
Cargas formais: todos os átomos têm carga formal