Escreva a estrutura de Lewis para cada um dos seguintes compostos, considerando que os octetos devem ficar completos. Se ocorrer ressonância, escreva todas as formas ressonantes possíveis.
O C_{2}

Passo 1

Enunciado (interpretado): “Escreva a estrutura de Lewis para O C_{2}, considerando que os octetos devem ficar completos. Se ocorrer ressonância, escreva todas as formas ressonantes possíveis.” Vou interpretar aqui que o composto pedido é o dióxido de carbono, isto é, \mathrm{CO_{2}}.
Informações dadas e objetivo claro:
  • Átomos presentes: 1 átomo de carbono e 2 átomos de oxigênio (fórmula \mathrm{CO_{2}}).
  • Pedir: estrutura(es) de Lewis com octetos completos; indicar ressonância se houver.
    Observação: não vou pedir informações adicionais; sigo com essa interpretação e vou desenhar a estrutura de Lewis completa, passo a passo.

Passo 2

Contagem dos elétrons de valência (esse é o primeiro passo prático para qualquer estrutura de Lewis). Cada elemento tem um número típico de elétrons de valência iguais à sua coluna na tabela periódica:
  • Carbono: 4 elétrons de valência.
  • Oxigênio: 6 elétrons de valência.
    Total de elétrons de valência do conjunto:
4 + 2\cdot 6 = 4 + 12 = 16\\ \text{elétrons}é
Em pares de elétrons isso é 16/2 = 8 pares. Vou trabalhar normalmente em elétrons (não pares) quando explicar alocações.

Passo 3

Esqueleto e ligação inicial: normalmente o átomo menos eletronegativo fica no centro — aqui o carbono é menos eletronegativo que o oxigênio, então o esqueleto será \mathrm{O - C - O} (oxigênios nas extremidades, carbono no meio).
Primeiro coloque ligações simples entre os átomos:
  • Duas ligações simples (uma \mathrm{O-C} e outra \mathrm{C-O}) consumem 2\times 2 = 4 elétrons.
    Restam então
16 - 4 = 12\\ \text{elétrons}é
para colocar como pares não-ligantes (lone pairs) nos átomos.

Passo 4

Distribuição inicial dos elétrons restantes nos átomos externos (regra prática: primeiro complete os octetos dos átomos externos, depois do central).
  • Cada oxigênio ligado por ligação simples precisa de 3 pares não-ligantes (6 elétrons) para completar seu octeto, porque já tem 2 elétrons vindos da ligação com o carbono.
    Se eu coloco 3 pares (6 elétrons) em cada oxigênio, uso exatamente os 12 elétrons que sobraram. Assim, depois dessa distribuição temos:
  • Cada oxigênio: 3 pares de elétrons não-ligantes + 1 ligação simples ao C → total 8 elétrons (octeto completo).
  • Carbono: apenas duas ligações simples (uma com cada O) → só tem 4 elétrons ao seu redor (não tem octeto completo ainda).
    Portanto, com apenas ligações simples o carbono está com octeto incompleto e precisamos transformar pares não-ligantes dos oxigênios em ligações (formar ligações múltiplas) até que o carbono também alcance o octeto.

Passo 5

Formando ligações múltiplas para completar o octeto do carbono:
  • Cada transformação de um par não-ligante de um oxigênio numa ligação compartilhada com o carbono converte uma ligação simples \mathrm{O-C} em uma dupla \mathrm{O=C}.
    Se eu tirar um par de um oxigênio e usar para formar uma segunda ligação com o carbono, o carbono ganha mais 2 elétrons (passa de 4 para 6). Faço isso em ambos os lados: converto um par de cada oxigênio em ligação dupla. Resultado final:
  • Ligações: \mathrm{O=C=O} (duas duplas ligando o C aos dois O).
  • Cada oxigênio ficou com 2 pares não-ligantes (4 elétrons) além da ligação dupla — assim cada O tem 4 (pares não-ligantes) + 4 (dois el. de cada ligação dupla) = 8 elétrons — octeto satisfeito.
  • Carbono central tem 2 duplas (4 pares de elétrons ao redor = 8 elétrons) — octeto satisfeito.

Passo 6

Cálculo das cargas formais (importante para avaliar se a estrutura é a mais razoável). Fórmula da carga formal:
\text{carga formal} = (\text{elétrons de valência do átomo isolado}) - (\text{elétrons não-ligantes}) - \tfrac{1}{2}(\text{elétrons em ligações})éêáéãéçõ
Calcule para cada átomo na estrutura \mathrm{O=C=O}:
  • Para cada oxigênio: elétrons de valência =6. Eletrons não-ligantes =4. Elétrons em ligações (contando os dois elétrons de cada ligação) = 4 (porque tem uma ligação dupla com C = 4 elétrons). Logo
\text{carga formal}_\text{O} = 6 - 4 - \tfrac{1}{2}(4) = 6 - 4 - 2 = 0.
  • Para o carbono: elétrons de valência =4. Elétrons não-ligantes =0. Elétrons em ligações = 8 (duas ligações duplas, 4 pares = 8 elétrons). Logo
\text{carga formal}_\text{C} = 4 - 0 - \tfrac{1}{2}(8) = 4 - 4 = 0.
Todas as cargas formais são zero — excelente: estrutura sem cargas formais e com octetos completos é a estrutura de Lewis mais estável.

Passo 7

Ressonância: a estrutura \mathrm{O=C=O} é simétrica; os dois oxigênios são equivalentes. Não existe uma outra forma de Lewis com octetos completos e cargas formais diferentes que represente uma alternativa significativa. Às vezes se escreve duas formas que trocam os oxigênios, porém isso resulta na mesma estrutura (na prática não há múltiplas formas ressonantes distintas — a representação canônica é única e simétrica). Portanto, não há ressonância qualitativamente diferente aqui (não há formas com cargas formais mais importantes).
Dica prática para prova: seguir sempre os passos — contar elétrons, esqueleto, distribuir lone pairs nos átomos externos, formar duplas/triplas se necessário, verificar octetos e calcular cargas formais — isso geralmente leva à resposta certa.

Resposta

A estrutura de Lewis do dióxido de carbono é \mathrm{O=C=O}, com dois pares de elétrons não-ligantes em cada átomo de oxigênio e todas as cargas formais iguais a zero.

Exercícios relacionados