Escreva as estruturas eletrônicas de Lewis para:
\mathrm{GeCl}_{3}{ }^{-}
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 \mathrm{GeCl}_3^-. Se mais de uma estrutura de ressonância for importante, devo dar as contribuições principais.
Informações relevantes que o enunciado dá:
  • A espécie é \mathrm{GeCl}_3^- (um ânion).
  • Temos um átomo de germânio ( \mathrm{Ge}) ligado a três átomos de cloro ( \mathrm{Cl}).
  • A carga total da espécie é -1.

Passo 2

Contagem do número total de elétrons de valência (passo imprescindível para montar a estrutura de Lewis).
  • Germânio ( \mathrm{Ge}) está no grupo 14 → tem \,4 elétrons de valência.
  • Cada cloro ( \mathrm{Cl}) está no grupo 17 → cada um tem \,7 elétrons de valência; para três cloros: 3\times7=21.
  • Há uma carga -1, ou seja, 1 elétron adicional.
Somando:
\text{elétrons totais} = 4 + 21 + 1 = 26.é
Logo temos \,26 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 ( \mathrm{Ge}) fica central e os três \mathrm{Cl} ao redor.
Desenho inicial com ligações simples:
  • Faço três ligações simples \mathrm{Ge}-\mathrm{Cl}. Cada ligação usa 2 elétrons.
\text{elétrons usados nas ligações} = 3\times 2 = 6.éçõ
Restam \,26-6=20 elétrons.

Passo 4

Completar octetos dos átomos externos primeiro (regra usual para Lewis): cada \mathrm{Cl} precisa de 8 elétrons totais (incluindo os dois compartilhados na ligação). Cada \mathrm{Cl} já compartilha 2 elétrons na sua ligação, então precisa de mais 6 elétrons (três pares) como pares isolados.
  • Para três \mathrm{Cl}: 3\times 6 = 18 elétrons em pares isolados sobre os cloros.
Subtraindo:
\text{elétrons restantes} = 20 - 18 = 2.é
Os 2 elétrons que sobram colocamos no átomo central ( \mathrm{Ge}) como um par isolado.
Assim cada \mathrm{Cl} tem 3 pares isolados + 1 ligação simples ao \mathrm{Ge} (octeto completo), e o \mathrm{Ge} tem 3 ligações simples + 1 par isolado (total de 3\times 2 + 2 = 8 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,
\text{carga formal} = V - (N + B/2),
onde
  • V = número de elétrons de valência livres do átomo neutro,
  • N = número de elétrons não ligantes (pares isolados) atribuídos ao átomo na estrutura de Lewis,
  • B = número total de elétrons envolvidos em ligações ao redor do átomo (conta-se todos os elétrons das ligações, e depois usa-se B/2 porque cada ligação compartilha elétrons).
Calculemos para cada espécie:
Para cada \mathrm{Cl}:
  • V=7,
  • N=6 (três pares isolados),
  • B=2 (uma ligação simples \mathrm{Cl}-\mathrm{Ge} contém 2 elétrons).
\text{carga formal}_{\mathrm{Cl}} = 7 - (6 + 2/2) = 7 - (6 + 1) = 0.
Cada cloro tem carga formal zero.
Para \mathrm{Ge}:
  • V=4,
  • N=2 (um par isolado),
  • B=6 (três ligações simples → 3\times2=6 elétrons nas ligações).
\text{carga formal}_{\mathrm{Ge}} = 4 - (2 + 6/2) = 4 - (2 + 3) = 4 - 5 = -1.
Portanto \mathrm{Ge} tem carga formal -1, e os três \mathrm{Cl} são neutros — soma das cargas formais -1, como exigido.
Interpretação: a carga negativa está localizada no átomo central ( \mathrm{Ge}), 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 \mathrm{Ge}-\mathrm{Cl} e um par isolado em \mathrm{Ge}, com \mathrm{Ge} carregado -1) é a estrutura canônica mais razoável: formal charges baixas (apenas -1 em um átomo) e octetos satisfeitos.
  • Podemos desenhar estruturas alternativas formais movendo pares de elétrons para formar uma dupla ligação \mathrm{Ge}=\mathrm{Cl}. Por exemplo, mover um par isolado de um \mathrm{Cl} para formar uma ligação dupla com \mathrm{Ge}. Essa operação gera formal charges diferentes: o \mathrm{Cl} que doa o par fica com carga formal +1 e o \mathrm{Ge} passa a ter carga formal -2. Essas estruturas têm cargas formais de maior magnitude (ex.: +1 em um \mathrm{Cl} e -2 em \mathrm{Ge}) e, portanto, são energeticamente menos favoráveis. Além disso, colocar carga muito negativa em \mathrm{Ge} (menos eletronegativo que \mathrm{Cl}) é desfavorável em termos de eletronegatividade.
  • Há, em princípio, três estruturas do tipo “uma dupla \mathrm{Ge}=\mathrm{Cl} e as outras duas \mathrm{Cl} com cargas ajustadas” (correspondendo a qual \mathrm{Cl} 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 \mathrm{Ge} é a contribuição dominante.
Conclusão prática: a estrutura com \mathrm{Ge} carregado -1, três ligações simples \mathrm{Ge}-\mathrm{Cl} e um par isolado no \mathrm{Ge} é a estrutura de Lewis principal; as estruturas com uma dupla ligação \mathrm{Ge}=\mathrm{Cl} 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 \mathrm{Ge} com um par isolado e carga -1 é a melhor pela regra acima.

Resposta

Estrutura principal: átomo central \mathrm{Ge} com três ligações simples a \mathrm{Cl}, um par isolado em \mathrm{Ge}, cada \mathrm{Cl} com três pares isolados; cargas formais: \mathrm{Ge}:-1, cada \mathrm{Cl}:0. (Espécie global \left[\mathrm{GeCl}_3\right]^{-}.)
Contribuições menores de ressonância: três estruturas equivalentes com uma dupla ligação \mathrm{Ge}=\mathrm{Cl} (uma diferente em cada contribuição), que levam a formalmente \mathrm{Ge}:-2 e um \mathrm{Cl}:+1; essas são menos importantes.

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