Escreva a estrutura de Lewis para os seguintes átomos e íons.
Passo 1
O enunciado pede: escrever a estrutura de Lewis do íon
.
Informações fornecidas:
- Átomos presentes: um enxofre (
) e quatro oxigênios ( ). - Carga total do íon:
(um elétron extra). - Não há figura adicional: devemos construir a estrutura a partir dessas informações.
Passo 2
Contagem do número total de elétrons de valência (passo obrigatório para toda estrutura de Lewis).
- Enxofre:
elétrons de valência. - Cada oxigênio:
elétrons de valência, e há quatro oxigênios . - Carga total
significa 1 elétron extra.
Somando:
Portanto, temos
elétrons para distribuir na estrutura de Lewis de
.
Passo 3
Escolha do esqueleto (ligação entre os átomos, sem distribuir elétrons ainda).
- Regra prática: o átomo menos eletronegativo e com maior capacidade de ligação costuma ser o central. Aqui escolhemos
como átomo central e os quatro ao redor. - Esqueleto inicial: quatro ligações simples
.
Não fizemos ainda pares de elétrons não ligantes; só fixamos as quatro ligações S–O.
Passo 4
Colocando os elétrons das ligações e distribuindo os elétrons restantes tentando completar octetos (prioridade: átomos externos primeiro).
- Elétrons usados nas 4 ligações simples:
elétrons. - Elétrons restantes:
elétrons para distribuir como pares não ligantes.
Procedimento usual: completar primeiro os octetos dos oxigênios (átomos externos). Cada oxigênio ligado por ligação simples precisa de 6 elétrons não ligantes (3 pares) para completar o octeto.
- Se atribuirmos
elétrons a cada um dos quatro oxigênios precisaríamos de elétrons, mas só temos . Logo, não há elétron suficiente para dar 3 pares a todos os quatro oxigênios. - Resultado prático: três oxigênios podem receber 3 pares cada (
), sobrando elétrons para o quarto oxigênio. Esses resultarão em dois pares completos (4 elétrons) mais um elétron desemparelhado no quarto oxigênio.
Conclusão desse passo: com ligações simples, teremos três
com três pares (octeto completo), e um
com um elétron desemparelhado (octeto incompleto por 1 elétron). Isso indica que a espécie é um radical (elétron ímpar total) — coerente com
elétrons.
Passo 5
Cálculo das cargas formais na configuração com apenas ligações simples (antes de formar ligações duplas), para avaliar se podemos melhorar a distribuição:
Fórmula da carga formal usada sempre que necessário:
onde
= elétrons de valência do átomo isolado,
= elétrons não-ligantes atribuídos ao átomo,
= elétrons em ligações envolvendo o átomo.
Na configuração só com ligações simples:
- Cada um dos três oxigênios com 3 pares:
carga formal - O oxigênio com 5 elétrons não-ligantes (dois pares + 1 elétron desemparelhado):
carga formal - Enxofre com quatro ligações simples:
carga formal
Somando cargas formais:
— a carga total está correta, mas há cargas formais grandes (+2 no S e -1 em três O), o que é energeticamente desfavorável. Portanto, faz sentido tentar reduzir as cargas formais formando ligações múltiplas (duplas) entre S e alguns O, usando pares não-ligantes dos oxigênios.
Passo 6
Redução de cargas formais formando ligações duplas: raciocínio e escolha final.
- Cada vez que um oxigênio que tem pares não-ligantes forma uma ligação dupla com o enxofre, a carga formal do oxigênio diminui (tende a 0) e a carga formal do enxofre diminui também (reduzindo o +2).
- Podemos formar ligações duplas até equilibrar melhor as cargas. Com o número ímpar total de elétrons (31), a melhor distribuição minimizando cargas formais e obedecendo a contagem de elétrons leva a uma estrutura em que há três ligações duplas e uma ligação simples com um elétron desemparelhado no oxigênio ligado por simples.
Verificação da contagem de elétrons nessa estrutura proposta:
- Elétrons em ligações:
ligações duplas elétrons, mais ligação simples elétrons; total em ligações . - Elétrons restantes para pares não-ligantes:
. - Distribuição dos 17 elétrons como pares não-ligantes: cada oxigênio ligado por dupla recebe 2 pares =
elétrons; sobra elétrons para o oxigênio ligado por simples — isto é, dois pares (4 elétrons) + um elétron desemparelhado (1 elétron). Tudo casa com a contagem anterior.
Agora as cargas formais nessa estrutura (3 duplas + 1 simples com radical):
- Oxigênios ligados por dupla:
carga formal - Oxigênio ligado por simples com 5 elétrons não-ligantes (dois pares + 1 elétron):
carga formal - Enxofre:
carga formal
Soma das cargas formais:
, que corresponde à carga total do íon. Essa distribuição tem cargas formais muito menores (somente
no enxofre) e é energeticamente mais favorável.
Passo 7
Ressonância e localização do elétron desemparelhado.
- A estrutura com três ligações duplas e uma simples pode ser escrita de quatro maneiras equivalentes: qualquer um dos quatro oxigênios pode ser o que está ligado por simples (o que carrega o elétron desemparelhado localmente).
- Portanto, existem quatro estruturas de ressonância equivalentes. Na realidade, o elétron extra (e a carga negativa parcial) está deslocalizado sobre todo o conjunto mediante ressonância.
- Observação prática para a prova: você pode desenhar apenas uma das quatro formas, indicando que há 4 formas de ressonância equivalentes (ou desenhar todas quatro se pedir explicitamente).
Passo 8
Descrição explícita da estrutura de Lewis (uma das formas de ressonância):
- Enxofre central com três ligações duplas
(cada um desses oxigênios tem dois pares de elétrons não-ligantes) e uma ligação simples onde esse oxigênio apresenta dois pares de elétrons não-ligantes e mais um elétron desemparelhado (representado como um ponto ). - Carga formal resultante:
possui carga formal ; cada oxigênio tem carga formal . - Existem quatro estruturas de ressonância equivalentes, trocando qual oxigênio é o que tem a ligação simples com o elétron desemparelhado.
Resposta
Quatro estruturas de ressonância equivalentes: em cada estrutura, três ligações
(cada
com dois pares de elétrons), uma ligação
em que esse oxigênio tem dois pares de elétrons e um elétron desemparelhado (
); carga formal total
(carga formal do
em cada forma
, oxigênios com carga formal
).