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 enunciado pede: escrever as estruturas eletrônicas de Lewis para
. Se mais de uma estrutura de ressonância for importante, devo dar as contribuições principais.
Informações relevantes que o enunciado dá:
- A espécie é
(um ânion). - Temos um átomo de germânio (
) ligado a três átomos de cloro ( ). - A carga total da espécie é
.
Passo 2
Contagem do número total de elétrons de valência (passo imprescindível para montar a estrutura de Lewis).
- Germânio (
) está no grupo 14 → tem elétrons de valência. - Cada cloro (
) está no grupo 17 → cada um tem elétrons de valência; para três cloros: . - Há uma carga
, ou seja, 1 elétron adicional.
Somando:
Logo temos
elétrons para distribuir na estrutura de Lewis.
Passo 3
Escolha da disposição dos átomos (esqueleto) — regra prática: o átomo menos eletronegativo e que pode expandir octeto costuma ficar no centro. Aqui o germânio (
) fica central e os três
ao redor.
Desenho inicial com ligações simples:
- Faço três ligações simples
. Cada ligação usa 2 elétrons.
Restam
elétrons.
Passo 4
Completar octetos dos átomos externos primeiro (regra usual para Lewis): cada
precisa de 8 elétrons totais (incluindo os dois compartilhados na ligação). Cada
já compartilha 2 elétrons na sua ligação, então precisa de mais 6 elétrons (três pares) como pares isolados.
- Para três
: elétrons em pares isolados sobre os cloros.
Subtraindo:
Os 2 elétrons que sobram colocamos no átomo central (
) como um par isolado.
Assim cada
tem 3 pares isolados + 1 ligação simples ao
(octeto completo), e o
tem 3 ligações simples + 1 par isolado (total de
elétrons em sua volta — octeto satisfeito).
Passo 5
Cálculo das cargas formais para verificar a melhor distribuição de carga (isso nos diz onde a carga negativa está localizada).
Fórmula da carga formal (explicando bem): para um átomo,
onde
-
= número de elétrons de valência livres do átomo neutro, -
= número de elétrons não ligantes (pares isolados) atribuídos ao átomo na estrutura de Lewis, -
= número total de elétrons envolvidos em ligações ao redor do átomo (conta-se todos os elétrons das ligações, e depois usa-se porque cada ligação compartilha elétrons).
Calculemos para cada espécie:
Para cada
:
-
, -
(três pares isolados), -
(uma ligação simples contém 2 elétrons).
Cada cloro tem carga formal zero.
Para
:
-
, -
(um par isolado), -
(três ligações simples → elétrons nas ligações).
Portanto
tem carga formal
, e os três
são neutros — soma das cargas formais
, como exigido.
Interpretação: a carga negativa está localizada no átomo central (
), na forma de um par isolado.
Passo 6
Possíveis estruturas de ressonância e avaliação qualitativa de sua importância.
-
A estrutura descrita no Passo 5 (tres ligações simples
e um par isolado em , com carregado ) é a estrutura canônica mais razoável: formal charges baixas (apenas em um átomo) e octetos satisfeitos. -
Podemos desenhar estruturas alternativas formais movendo pares de elétrons para formar uma dupla ligação
. Por exemplo, mover um par isolado de um para formar uma ligação dupla com . Essa operação gera formal charges diferentes: o que doa o par fica com carga formal e o passa a ter carga formal . Essas estruturas têm cargas formais de maior magnitude (ex.: em um e em ) e, portanto, são energeticamente menos favoráveis. Além disso, colocar carga muito negativa em (menos eletronegativo que ) é desfavorável em termos de eletronegatividade. -
Há, em princípio, três estruturas do tipo “uma dupla
e as outras duas com cargas ajustadas” (correspondendo a qual faria a dupla). Entretanto, essas estruturas são contribuições menores à ressonância por terem maiores cargas formais absolutas. Logo, a descrição com ligações simples e o par isolado no é a contribuição dominante.
Conclusão prática: a estrutura com
carregado
, três ligações simples
e um par isolado no
é a estrutura de Lewis principal; as estruturas com uma dupla ligação
existem como contribuições menores (três equivalentes possíveis), mas não são importantes.
Passo 7
Observações finais úteis para a prova (curto e prático):
- Ao montar estruturas de ânions, lembre-se de somar elétron extra(s) pela carga.
- Primeiro satisfaça os octetos dos átomos mais eletronegativos (aqui os cloros) e use elétrons restantes no átomo central.
- Calcule cargas formais para escolher entre estruturas; prefira minimizar magnitudes das cargas formais e colocar cargas negativas em átomos mais eletronegativos quando possível.
- Aqui a estrutura com
com um par isolado e carga é a melhor pela regra acima.
Resposta
Estrutura principal: átomo central
com três ligações simples a
, um par isolado em
, cada
com três pares isolados; cargas formais:
, cada
. (Espécie global
.)
Contribuições menores de ressonância: três estruturas equivalentes com uma dupla ligação
(uma diferente em cada contribuição), que levam a formalmente
e um
; essas são menos importantes.