Escreva a estrutura de Lewis do (a) \mathrm{CH}_{2} \mathrm{~F}_{2} (difluorometano)

Passo 1

O que o problema pede: desenhar a estrutura de Lewis de \mathrm{CH}_{2}\mathrm{F}_{2} (difluorometano).
Informações dadas (explicitadas): temos uma molécula com um átomo de carbono, dois átomos de hidrogênio e dois átomos de flúor. Não há mais informações implícitas — a tarefa é montar a estrutura de elétrons (ligações e pares isolados) obedecendo às regras usuais de Lewis.

Passo 2

Contagem de elétrons de valência (passo fundamental). Vou explicar primeiro como contar: cada átomo contribui com seus elétrons de valência (os elétrons da camada mais externa) — essas são as únicas que usamos para a estrutura de Lewis. Agora conte comigo:
\text{C: }4\text{ elétrons}é
\text{H (2 átomos): }1\text{ elétron cada}\Rightarrow 2\text{ elétrons}áéé
\text{F (2 átomos): }7\text{ elétrons cada}\Rightarrow 14\text{ elétrons}áéé
Somando:
4+2+14 = 20\text{ elétrons de valência no total.}éê
Explicação didática rápida: saber contar elétrons de valência é o primeiro passo em qualquer desenho de Lewis. Carbono tem 4 porque está no grupo 14, hidrogênio tem 1 (grupo 1) e flúor tem 7 (grupo 17).

Passo 3

Escolha do esqueleto (quem fica no centro). Regra prática: geralmente o átomo menos eletronegativo (exceto H) fica no centro; H nunca é central. Aqui o carbono é óbvio como átomo central e os dois H e os dois F ficam ligados a ele. Então o esqueleto será:
\mathrm{H}-\mathrm{C}-\mathrm{H}
com os dois \mathrm{F} também ligados ao \mathrm{C} (ou seja, \mathrm{C} ligado a 4 vizinhos: 2 H e 2 F).

Passo 4

Colocando ligações simples e subtraindo elétrons usados. Cada ligação simples usa 2 elétrons (um par). Como o carbono fará 4 ligações simples (uma para cada átomo ligado), o total de elétrons usados nessas ligações é
4\times 2 = 8\text{ elétrons}.é
Subtraindo do total:
20 - 8 = 12\text{ elétrons restantes}é
Explicação: esses 12 elétrons restantes devem ser distribuídos como pares isolados (lone pairs) preferencialmente nos átomos terminais para completar seus octetos (ou duetos para H).

Passo 5

Distribuição dos pares isolados para satisfazer o octeto (e o dueto de H). Regra: hidrogênio quer 2 elétrons (dueto); átomos como F e C querem 8 elétrons em torno deles (octeto). Cada H já está ligado ao C por uma ligação simples (2 elétrons compartilhados) — então ambos os H já estão satisfeitos. Os elétrons restantes vão para os fósforos terminais, aqui os \mathrm{F}.
Cada átomo de \mathrm{F} precisa de 8 elétrons ao redor: ele já participa de uma ligação (2 elétrons), faltam 6 elétrons por \mathrm{F}, que equivalem a 3 pares isolados. Como temos 2 átomos de \mathrm{F}, precisamos de
2\times 6 = 12\text{ elétrons},é
exatamente os 12 elétrons que tínhamos disponível. Portanto, colocamos 3 pares isolados em cada \mathrm{F}.
Passo prático: agora cada átomo tem:
  • Cada \mathrm{H}: 1 ligação (2 elétrons) → dueto satisfeito.
  • Cada \mathrm{F}: 1 ligação + 3 pares isolados (6 elétrons) → 8 elétrons = octeto satisfeito.
  • \mathrm{C}: 4 ligações simples → 8 elétrons ao redor → octeto satisfeito.

Passo 6

Verificação por cargas formais (garantia de razoabilidade da estrutura). Fórmula da carga formal:
\text{Carga formal} = (\text{elétrons de valência no átomo isolado}) - (\text{elétrons não ligantes}) - \tfrac{1}{2}(\text{elétrons em ligações})éêáéãéçõ
Calcule para cada átomo:
  • Para \mathrm{C}: valência 4, não ligantes 0, elétrons em ligações 8. Logo
4-0-\tfrac{1}{2}\cdot 8 = 4-0-4=0.
  • Para cada \mathrm{F}: valência 7, não ligantes 6, elétrons em ligações 2. Logo
7-6-\tfrac{1}{2}\cdot 2 = 7-6-1=0.
  • Para cada \mathrm{H}: valência 1, não ligantes 0, elétrons em ligações 2. Logo
1-0-\tfrac{1}{2}\cdot 2 = 1-0-1=0.
Todas as cargas formais são 0, o que confirma que a estrutura com ligações simples é a mais apropriada.

Passo 7

Resumo didático final do que desenhar: a estrutura de Lewis tem o carbono central ligado a dois hidrogênios e a dois flúor, todas ligações simples. Cada flúor carrega três pares isolados (seis elétrons) ao redor. O carbono não tem pares isolados. Essa montagem usa exatamente os 20 elétrons de valência e satisfaz duetos/octetos, com cargas formais nulas.

Resposta

\mathrm{H}-\mathrm{C}(\mathrm{F})(\mathrm{F})-\mathrm{H} com cada \mathrm{F} possuindo 3 pares de elétrons não ligantes (6 elétrons) e o \mathrm{C} sem pares não ligantes.

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