Escreva as estruturas eletrônicas de Lewis para:
Quando mais do que uma estrutura de ressonância for importante, dê exemplos para todas as contribuições principais.
Quando mais do que uma estrutura de ressonância for importante, dê exemplos para todas as contribuições principais.
Passo 1
O que o enunciado pede: escrever as estruturas de Lewis para o íon
. Se houver mais de uma estrutura de ressonância importante, mostrar as contribuições principais.
Informações relevantes dadas / que precisamos usar:
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência (passo essencial em qualquer estrutura de Lewis). Vou somar os elétrons de valência de cada átomo e adicionar a carga extra do íon:
Breve explicação didática: aqui eu contei todos os elétrons que podemos usar para desenhar as ligações e os pares isolados. Sempre inclua ou subtraia elétrons conforme a carga do íon.
Passo 3
Escolha do átomo central e montagem da “espinha” da molécula.
- Regra prática: o átomo menos eletronegativo (exceto o H) costuma ficar no centro. Entre
e , é menos eletronegativo, então fica no centro. - Vou ligar
a cada um dos 4 por ligações simples (uma linha por ligação). Isso usa ligações simples.
Cada ligação simples corresponde a 2 elétrons. Assim, para as 4 ligações:
Elétrons restantes para distribuir como pares isolados:
Passo 4
Distribuição dos pares isolados para completar octetos.
- Colocamos pares isolados primeiro nos átomos mais eletronegativos (aqui os
). - Cada
precisa completar o octeto: já tem 1 ligação (2 elétrons), então precisa de mais 6 elétrons ( pares isolados). - Para os quatro
: elétrons — exatamente os elétrons restantes.
Portanto cada
recebe três pares isolados. O
fica com 4 ligações (8 elétrons no total ao redor), ou seja, também tem o octeto completo.
Didática: ao distribuir elétrons, sempre preencha primeiro os átomos mais eletronegativos com pares isolados; se sobrar, coloque no átomo central. Aqui não sobrou nada.
Passo 5
Verificação do octeto para cada átomo:
- Cada
: elétrons como pares isolados + da ligação com = → octeto satisfeito. -
: quatro ligações simples elétrons ao redor → octeto satisfeito.
Comentário didático: alguns átomos de 2ª linha (C, N, O, F) nunca expandem o octeto; átomos de 3ª linha podem, mas aqui o Al está com 8 elétrons e isso é estável na estrutura.
Passo 6
Cálculo das cargas formais para avaliar se a distribuição eletrônica é razoável.
Fórmula da carga formal:
Fórmula da carga formal:
onde
= elétrons de valência do átomo isolado,
= elétrons não ligantes (pares isolados) atribuídos a esse átomo e
= elétrons em ligações ao redor do átomo.
- Para cada
:
- Para
:
Resultado: cada
tem carga formal
e
tem carga formal
. A soma das cargas formais é
, conforme a carga do íon.
Didática: a carga formal é uma ferramenta para escolher a melhor estrutura de Lewis; estruturas com cargas formais menores (em módulo) e colocadas nos átomos adequados (cargas negativas em átomos mais eletronegativos) costumam ser mais estáveis. Aqui o formal negativo ficou sobre o
, o que parece estranho à primeira vista (pois
é mais eletronegativo), mas é o resultado direto da contagem de elétrons e da impossibilidade de formar ligações múltiplas estáveis que reduzam essa carga formal sem violar outras regras.
Passo 7
Ressonância: existem outras estruturas de ressonância importantes?
- Ressonância ocorre quando podemos deslocar pares de elétrons (pi, duplas) mantendo a conectividade atômica e sem violar o octeto de maneira implausível.
- No caso de
não há um sistema de elétrons pi (ligações duplas alternativas) porque todas as ligações são sigma simples e cada já tem octeto completo com três pares isolados. Não existem formas alternativas equivalentes de distribuir pares ligantes que gerem contribuições de ressonância significativas. - Logo: há uma única estrutura de Lewis significativa (a estrutura tetraédrica com ligações simples). Não há ressonância significativa entre várias estruturas de Lewis.
Observação prática: quimicamente, a distribuição real de cargas é mais polar covalente/íônica (alguma carga parcial em cada átomo) do que o formalismo de cargas formais mostra; mas isso não cria estruturas de ressonância de Lewis adicionais — apenas indica que o modelo de Lewis é uma aproximação.
Passo 8
Desenho final (descrição clara e como representá-la no papel):
- Coloque
no centro com quatro ligações simples a quatro . - Cada
tem três pares isolados (seis pontos) ao seu redor. - Envolva toda a estrutura entre colchetes e escreva a carga
fora do colchete para indicar o íon.
Uma forma verbal e direta para anotar no caderno:
- Estrutura:
(cadacom três pares isolados; com quatro ligações simples).
Resposta
Estrutura de Lewis principal: íon tetraédrico com
no centro ligado por quatro ligações simples a quatro
; cada
tem três pares isolados; toda a estrutura entre colchetes com carga
. Formal charges:
,
. Não há ressonância importante (apenas esta contribuição).