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
O que o enunciado pede e o que temos de informação inicial.
- Pede: (1) escrever a estrutura de Lewis de
, incluindo todas as contribuições de ressonância importantes, se houver; (2) determinar a geometria do átomo central usando RPECV. - Informação dada: espécie molecular
(iodo central ligado a dois cloros, carga total ).
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência (passo obrigatório antes de desenhar a estrutura).
- Cada átomo de iodo (
) tem elétrons de valência. - Cada átomo de cloro (
) tem elétrons de valência; são dois átomos de , total . - Há uma carga negativa extra:
elétron. - Soma total de elétrons de valência: escrevo em forma de conta
Logo, há
elétrons para distribuir na estrutura de Lewis.
Passo 3
Montagem do esqueleto e distribuição dos elétrons passo a passo.
- Esqueleto razoável: iodo no centro ligado aos dois átomos de cloro:
. - Primeiro coloque ligações simples
e . Cada ligação simples usa elétrons, então as duas ligações usam elétrons. - Restam
elétrons para distribuir como pares isolados (lone pairs). - Preenchimento dos octetos dos cloros: cada
precisa de elétrons no total; cada um já participa de uma ligação (2 elétrons), então colocam-se elétrons (três pares) em cada como pares isolados. Os dois consomem elétrons. - Depois disso restam
elétrons, que serão colocados como pares isolados no átomo central . - Colocando os
elétrons no iodo obtemos três pares solitários sobre .
Resultado da distribuição (descrição da estrutura de Lewis):
- Cada
tem três pares isolados + uma ligação simples ao iodo. - O
tem duas ligações simples (para os dois ) e três pares isolados.
Observação sobre octeto expandido:
é um halogênio do período
, pode acomodar mais de 8 elétrons (expansão do octeto) — aqui o iodo fica com
elétrons ao seu redor (2 ligações = 4 elétrons compartilhados + 6 elétrons não ligantes = 10 elétrons). Isso é aceitável para elementos de períodos mais altos.
Passo 4
Cálculo das cargas formais para checar a melhor estrutura.
Explico a fórmula geral que vou usar para carga formal:
onde
é o número de elétrons de valência do átomo neutro,
é o número de elétrons não ligantes (em pares) atribuídos ao átomo, e
é o número total de elétrons envolvidos em ligações ao redor do átomo (contando os elétrons de ligação).
-
Para cada
: -
, -
(três pares isolados), -
(uma ligação simples = 2 elétrons).
Cada cloro tem carga formal. -
-
Para
: -
, -
(três pares isolados), -
(duas ligações simples = elétrons).
Iodo tem carga formal, o que coincide com a carga total da espécie. -
Conclusão: a estrutura com ligações simples
e três pares isolados no iodo dá cargas formais satisfatórias (
,
). Esta é a estrutura de Lewis principal.
Passo 5
Avaliação de possíveis ressonâncias e por que não há contribuições relevantes.
- Poder-se-ia imaginar estruturas com duplas ligações
, ou seja, deslocar pares dos formando duplas com . Essas estruturas teriam carga formal positiva nos átomos de e carga formal mais negativa no . - Cálculo rápido em tal hipótese (duas duplas): cada
ficaria com e com . Isso gera centros positivos em átomos muito eletronegativos ( ) e um iodo com carga muito negativa — arranjo energeticamente desfavorável. - Além disso, o arranjo com ligações simples já produz cargas formais baixas (zero nos
e no ), o que é mais estável. - Logo: as estruturas com dupla ligação são contribuições muito pequenas e não são consideradas ressonância significativa neste caso. A estrutura com ligações simples e a carga negativa localizada majoritariamente no iodo é a contribuição dominante.
Portanto, não há múltiplas estruturas de ressonância importantes; há essencialmente uma estrutura de Lewis relevante.
Passo 6
Determinação da geometria segundo RPECV (VSEPR) — explicação didática.
-
Contagem de regiões eletrônicas ao redor do átomo central (
): - Ligantes (pares ligados):
(os dois átomos — cada ligação é uma região eletrônica). - Pares isolados (lone pairs) no átomo central:
. - Total de regiões eletrônicas:
.
- Ligantes (pares ligados):
-
Interpretação RPECV:
regiões eletrônicas ao redor do átomo central correspondem à geometria eletrônica trigonal bipiramidal (geometria dos centros das cinco regiões: três equatoriais formando um plano e duas axiais opostas). -
Distribuição de pares isolados: pares isolados ocupam posições que minimizam repulsões; numa geometria trigonal bipiramidal os pares isolados preferem as posições equatoriais (cada posição equatorial tem ângulo de
com só duas posições axiais e de com as outras equatoriais — globalmente reduzem repulsão). -
Com
pares isolados, todos eles ocupam as três posições equatoriais. Assim, as duas ligações ficam nas posições axiais, opostas uma à outra. -
Resultado da geometria molecular (considerando somente a posição dos átomos): as duas
ficam em posições opostas numa linha — ou seja, a geometria molecular é linear. -
Ângulo de ligação entre os dois cloros:
.
Passo 7
Resumo final da estrutura e da geometria (para decorar e usar na prova).
- Lewis dominante:
com ligações simples; cada com três pares isolados; com três pares isolados e com carga formal . - Não há ressonâncias importantes que contribuam de modo relevante.
- Geometria eletrônica: trigonal bipiramidal.
- Geometria molecular (átomo central): linear, ângulo de ligação
.
Resposta
Lewis:
com ligações simples; cada
com três pares isolados;
com três pares isolados e carga formal
.
Geometria do átomo central (RPECV): linear (ângulo ).
Geometria do átomo central (RPECV): linear (ângulo