Escreva a estrutura de Lewis de cada um dos seguintes compostos, diga qual é a forma e a hibridação de cada átomo central e se a espécie é polar ou apolar:
\mathrm{InCl}_{4}^{-}

Passo 1

O enunciado pede três coisas para a espécie \mathrm{InCl}_{4}^{-}:
  1. desenhar a estrutura de Lewis;
  2. dizer a forma (geometria molecular) e a hibridação do átomo central;
  3. dizer se a espécie é polar ou apolar.
Informações dadas/implícitas que vamos usar: há um átomo de índio ( \mathrm{In}) ligado a quatro átomos de cloro ( \mathrm{Cl}) e a carga total é -1. Não há figura adicional. A resolução seguirá construindo a estrutura de Lewis a partir do número total de elétrons de valência e aplicando VSEPR/hibridação para decidir forma e polaridade.

Passo 2

Calcular o número total de elétrons de valência disponíveis. Usamos os elétrons de valência de cada elemento e somamos a contribuição da carga:
  • \mathrm{In} (grupo 13) tem 3 elétrons de valência.
  • cada \mathrm{Cl} (grupo 17) tem 7 elétrons de valência, e há 4 cloros: 4\times7.
  • a carga -1 adiciona 1 elétron extra.
Portanto o total é
\text{elétrons totais} = 3 + 4\cdot7 + 1 = 3 + 28 + 1 = 32.é
Vamos usar esses 32 elétrons para montar a estrutura de Lewis.

Passo 3

Montagem da estrutura esquelética (sem distribuir elétrons ainda): colocamos \mathrm{In} no centro e ligamos os quatro \mathrm{Cl} a ele com ligações simples (uma escolha natural porque temos 4 ligantes).
Esqueleto: \mathrm{Cl}-\mathrm{In}-\mathrm{Cl} (com os outros dois \mathrm{Cl} também ligados ao \mathrm{In}, formando quatro ligações simples ao redor do In).
Cada ligação simples consome 2 elétrons. Com 4 ligações, usamos
4\times 2 = 8\\ \text{elétrons}é
dos 32 totais. Restam 32-8=24 elétrons para distribuir como pares isolados.

Passo 4

Preencher os octetos dos cloros: cada \mathrm{Cl} precisa de 8 elétrons ao seu redor. Em cada Cl já há 1 ligação (2 elétrons compartilhados), então faltam 6 elétrons em pares isolados para completar o octeto de cada \mathrm{Cl}. Para os 4 \mathrm{Cl} isso consome
4\times 6 = 24\\ \text{elétrons},é
exatamente os 24 que tínhamos de sobra. Portanto atribuímos a cada \mathrm{Cl} três pares isolados ao redor dele.
No final:
  • cada \mathrm{Cl} tem 3 pares isolados + 1 ligação ao In (octeto completo);
  • \mathrm{In} está ligado a quatro \mathrm{Cl} por ligações simples e não possui pares isolados (todas as 8 cargas ao redor de In vêm das 4 ligações).
Isso usa todos os 32 elétrons, logo a estrutura de Lewis está completa.

Passo 5

Verificação de cargas formais (para justificar onde fica a carga -1 na estrutura de Lewis). Lembre que a carga formal é calculada por
\text{carga formal} = (\text{elétrons de valência do átomo isolado}) - (\text{elétrons não ligantes}) - \tfrac{1}{2}(\text{elétrons ligantes}).éêáéãé
Cálculo para cada \mathrm{Cl}: valência =7; não ligantes =6 (três pares); elétrons em ligações =2 (uma ligação).
\text{carga formal}(\mathrm{Cl}) = 7 - 6 - \tfrac{1}{2}\cdot 2 = 7 - 6 - 1 = 0.
Cálculo para \mathrm{In}: valência =3; não ligantes =0; elétrons em ligações =8 (quatro ligações).
\text{carga formal}(\mathrm{In}) = 3 - 0 - \tfrac{1}{2}\cdot 8 = 3 - 4 = -1.
Assim a carga formal -1 fica localizada no átomo de índio na estrutura de Lewis (cada Cl está neutro). Isso está coerente com a carga total -1 da espécie.
Observação: o estado de oxidação de \mathrm{In} aqui é +3 (usando a convenção de atribuir elétrons das ligações ao átomo mais eletronegativo), mas a carga formal na estrutura de Lewis é -1; isso é normal — carga formal e estado de oxidação são conceitos diferentes.

Passo 6

Determinar a geometria eletrônica e a geometria molecular (VSEPR). Contamos as regiões de elétrons ao redor do átomo central ( \mathrm{In}):
  • número de domínios de elétrons ligantes = 4 (quatro ligações simples),
  • número de pares isolados no centro = 0.
O número estérico (steric number) é 4. Segundo VSEPR, 4 domínios sem pares isolados corresponde à geometria eletrônica e molecular tetraédrica. Portanto a forma (geometria molecular) é tetraédrica.
Expliquei: VSEPR classifica a geometria conforme repulsões entre pares ligantes e pares isolados; com quatro ligantes e nenhum par isolado, os ligantes se posicionam nos vértices de um tetraedro para minimizar repulsões, com ângulos \approx 109{,}5^\circ.

Passo 7

Determinar a hibridação do átomo central. Um modo simples de relacionar hibridação à contagem de domínios eletrônicos é:
  • steric number =4 \Rightarrow hibridação aproximada \mathrm{sp^{3}}.
Explicando didaticamente: hibridação é um modelo da teoria de ligação por valência em que orbitais atômicos (por exemplo s e p) se misturam para formar orbitais híbridos equivalentes. Quatro orbitais híbridos \mathrm{sp^{3}} formam-se a partir de um s e três p, permitindo quatro ligações equivalentes dirigidas para um tetraedro. Apesar de íons de elementos pesados poderem envolver orbitais d em ligações, o modelo simples e útil para prever geometria e covalência apontará para \mathrm{sp^{3}} no caso de quatro domínios ao redor de \mathrm{In}.
Logo, a hibridação do \mathrm{In} é \mathrm{sp^{3}}.

Passo 8

Determinar a polaridade (momento dipolar). Cada ligação \mathrm{In}-\mathrm{Cl} é polar porque \mathrm{Cl} é bem mais eletronegativo que \mathrm{In}; isso gera dipolos individuais apontando do \mathrm{In} para cada \mathrm{Cl}. No entanto, na geometria tetraédrica simétrica com quatro ligantes idênticos, os vetores dipolares individuais se cancelam mutuamente (soma vetorial nula). Portanto o momento dipolar resultante é zero e a molécula (ou ânion) é apolar do ponto de vista do dipolo permanente.
Observação importante: a espécie tem carga total -1 (é um ânion), mas isso não significa que haja um momento dipolar global; carga total e dipolo elétrico são conceitos diferentes. Aqui a distribuição de cargas é simetricamente distribuída, levando a dipolo resultante nulo — chamamos a espécie de apolar (não polar) em termos de momento dipolar.

Resposta

Estrutura de Lewis: \mathrm{In} central ligado por quatro ligações simples a quatro \mathrm{Cl}; cada \mathrm{Cl} com três pares isolados; carga formal -1 localizada no \mathrm{In}.
Forma (geometria): tetraédrica.
Hibridação do átomo central ( \mathrm{In}): \mathrm{sp^{3}}.
Polaridade: apolar (momento dipolar resultante igual a zero).

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