Escreva a estrutura de Lewis para No caso em que houver mais que uma estrutura de ressonância importante, dê todas as suas contribuições. Determine a geometria do átomo central usando a teoria RPECV.
Passo 1
Vou deixar claro o que o problema pede e quais informações temos explicitamente.
-
O enunciado pede:
- Escrever a estrutura de Lewis do íon
. - Se houver mais de uma estrutura de ressonância importante, dar todas as contribuições.
- Determinar a geometria do átomo central usando a teoria RPECV (VSEPR).
- Escrever a estrutura de Lewis do íon
-
Informações explícitas do enunciado:
- Espécie:
. - Não foi dada figura nem números extras; só usar valência e regras de Lewis/VSEPR.
- Espécie:
Passo 2
Contagem de elétrons de valência (etapa fundamental para montar a estrutura de Lewis).
- Cada átomo contribui com seus elétrons de valência:
- Germânio (
, grupo 14) tem elétrons de valência. - Cada cloro (
, grupo 17) tem elétrons de valência; são cloros, então . - A carga total do íon é
, então adiciona-se elétron extra.
- Germânio (
- Soma total de elétrons de valência:
- Em pares de elétrons:
elétrons correspondem a pares de elétrons.
Passo 3
Montagem da estrutura-esqueleto (colocando ligações e preenchendo octetos).
- Colocamos
como átomo central ligado aos três por ligações simples (configuração típica para ). - Cada ligação simples
consome elétrons, então as ligações consomem elétrons (ou pares). - Elétrons restantes após as ligações:
- Preencher o octeto dos cloros primeiro: cada
já participa de uma ligação (2 elétrons), precisa de elétrons livres (3 pares) para completar o octeto. Para os cloros são necessários elétrons. - Subtrair os
elétrons colocados nos cloros dos restantes: - Esse par restante fica no germânio como um par isolado (lone pair).
Resultado provisório: Ge com três ligações simples a Cl e um par isolado no Ge. Todos os Cl têm octeto preenchido.
Passo 4
Cálculo das cargas formais (para verificar estabilidade e onde está a carga
).
- Regra:
- Para cada
(com ligação simples): elétrons não ligantes (3 pares), elétrons ligantes totais . - Para
: valência ; elétrons não ligantes (o par solitário); elétrons ligantes totais (três ligações simples têm 6 elétrons). - Soma das cargas formais:
, que bate com a carga total do íon.
Interpretação: a carga negativa formal está localizada no átomo central
. Todos os cloros estão com carga formal
.
Passo 5
Discussão sobre possíveis estruturas de ressonância (e por que / por que não existem contribuições importantes).
- Ressonância envolve movimentação de pares de elétrons que leva a estruturas alternativas com diferentess localizações de ligações e cargas formais, mantendo a mesma conectividade atômica.
- Poderíamos imaginar formas com duplas ligações
que eventualmente mudem cargas formais. Mas ao tentar isso aparecem problemas: - Uma dupla
daria carga formal positiva ao cloro ligado em dupla (Cl tende a não carregar carga positiva em estruturas principais) e tornaria a contabilidade de cargas difícil de reconciliar com a carga total . - Além disso, para que a carga total fosse
em estruturas com duplas, seria necessário atribuir cargas negativas grandes a outros átomos, o que violaria octetos ou geraria distribuções muito desfavoráveis.
- Uma dupla
- Química prática e eletronegatividade:
-
é bastante eletronegativo; se houvesse possibilidade clara de deslocar a carga negativa para um cloro, isso geralmente seria favorável. No entanto, qualquer tentativa de colocar o elétron extra como par isolado em um enquanto mantêm as ligações deixa esse cloro com mais de oito elétrons (violação do octeto) ou exige ligações múltiplas inviáveis. - Portanto, a estrutura com
contendo o par extra (e formal em Ge) é a mais simples e a mais consistente com as regras de Lewis sem violar octetos.
-
- Conclusão sobre ressonância: não existem estruturas de ressonância significativas que contribuam comparavelmente; a estrutura com três ligações simples e um par isolado no
é a representação principal e dominante.
Passo 6
Aplicando a teoria RPECV (VSEPR) para determinar a geometria do átomo central.
- Identificar domínios eletrônicos ao redor do átomo central
: - Cada ligação simples
conta como um domínio eletrônico: são domínios de ligação. - Além disso há
par isolado (lone pair) no : esse é mais um domínio. - Total de domínios eletrônicos ao redor do
: .
- Cada ligação simples
- Na RPECV,
domínios eletrônicos correspondem à geometria eletrônica tetraédrica (arranjo que minimiza repulsões entre os quatro domínios). - Geometria molecular (desconsiderando o par isolado na visualização da forma geométrica com átomos): com
ligações e par isolado, a geometria molecular é trigonal piramidal (tipo ). - Efeito do par isolado nas medidas:
- O par isolado ocupa mais espaço e repele mais fortemente os pares ligantes, então os ângulos de ligação
serão um pouco menores que o ângulo tetraédrico ideal de . - Uma estimativa prática (analogamente a
) é um ângulo próximo de (pode variar porque é maior que , mas a tendência é a mesma: ângulo < ).
- O par isolado ocupa mais espaço e repele mais fortemente os pares ligantes, então os ângulos de ligação
Passo 7
Resumo final do raciocínio e checagens adicionais rápidas (para prova).
- Contagem de elétrons foi feita com cuidado e fechou em
pares totais. - Preenchimento dos octetos dos cloros consumiu a maior parte dos pares; o par remanescente ficou em
. - Cargas formais confirmam a carga total
localizada no . - Não há ressonância importante: estruturas alternativas com duplas violam octetos ou levam a distribuições de carga desfavoráveis.
- Pela RPECV: geometria eletrônica tetraédrica; geometria molecular trigonal piramidal; ângulo de ligação aproximado menor que
, tipicamente perto de .
Resposta
Lewis:
ligado a três
por ligações simples, com um par isolado no
. Cargas formais:
, cada
.
Ressonância: não há contribuições de ressonância importantes (estrutura única dominante).
Geometria (RPECV): geometria eletrônica tetraédrica; geometria molecular trigonal piramidal (ângulos ligeiramente menores que
, ~
).
Ressonância: não há contribuições de ressonância importantes (estrutura única dominante).
Geometria (RPECV): geometria eletrônica tetraédrica; geometria molecular trigonal piramidal (ângulos