Escreva as estruturas de Lewis para os compostos abaixo. Calcule os valores da carga formal. Represente, quando necessário, as estruturas de ressonância. Quais espécies obedecem a regra do octeto? Quais não obedecem? Justifique sua resposta.
NO
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NO |
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Passo 1
O enunciado pede que para cada espécie química da lista se construa sua estrutura de Lewis, se calcule a carga formal de cada átomo, se desenhem possíveis estruturas de ressonância quando houver, e se verifique quais obedecem à regra do octeto e quais não. O conteúdo aqui envolve conceitos de contagem de elétrons de valência, distribuição em pares (ligantes e não-ligantes), cálculo de carga formal via
e identificação de hipervalência (mais de 8 elétrons em torno do átomo central), deficiências de octeto (menos de 8 elétrons) ou radicais (número ímpar de elétrons). Também precisamos reconhecer quando existem múltiplas formas de mínimos de repulsão (ressonância).
Passo 2
Classificamos as 24 espécies conforme obedecem ou não ao octeto:
Obedecem estritamente o octeto (8 elétrons ao redor de cada átomo central):
CS₂, SiH₄, COCl₂, NH₂OH, CH₃OH, N₂O, NO⁺, NO⁻, H₃CCN.
Obedecem estritamente o octeto (8 elétrons ao redor de cada átomo central):
CS₂, SiH₄, COCl₂, NH₂OH, CH₃OH, N₂O, NO⁺, NO⁻, H₃CCN.
Apresentam hipervalência (mais de 8 elétrons no átomo central):
ClF₃, SF₄, PF₆⁻, XeF₄, I₃⁻, ICl₂⁻, POCl₃, SO₂, SO₃, SO₃²⁻, SO₄²⁻, H₂SO₄.
ClF₃, SF₄, PF₆⁻, XeF₄, I₃⁻, ICl₂⁻, POCl₃, SO₂, SO₃, SO₃²⁻, SO₄²⁻, H₂SO₄.
Têm deficiência de elétrons (menos de 8 elétrons no central):
BH₃.
BH₃.
São radicais (número total de elétrons ímpar, impossível completar octeto):
NO.
NO.
Passo 3
Como exemplo prático de cálculo de carga formal, tomemos algumas estruturas-tipo:
CS₂
• Esqueleto linear S–C–S com duas duplas S=C=S.
• Cada S: VE=6, pares não-ligantes=4, pares ligantes=4 em 2 duplas ⇒ CF(S)=6−(4+½·4)=6−6=0.
• C: VE=4, não-ligantes=0, ligantes=8 em 4 pares ⇒ CF(C)=4−(0+½·8)=0.
• Esqueleto linear S–C–S com duas duplas S=C=S.
• Cada S: VE=6, pares não-ligantes=4, pares ligantes=4 em 2 duplas ⇒ CF(S)=6−(4+½·4)=6−6=0.
• C: VE=4, não-ligantes=0, ligantes=8 em 4 pares ⇒ CF(C)=4−(0+½·8)=0.
ClF₃
• Cl central com três ligações simples a F e dois pares livres (geometria T-bipirâmide).
• Cl: VE=7, não-ligantes=4, ligantes=6 ⇒ CF(Cl)=7−(4+½·6)=7−7=0.
• Cada F: VE=7, não-ligantes=6, ligantes=2 ⇒ CF(F)=7−(6+½·2)=0.
• Cl central com três ligações simples a F e dois pares livres (geometria T-bipirâmide).
• Cl: VE=7, não-ligantes=4, ligantes=6 ⇒ CF(Cl)=7−(4+½·6)=7−7=0.
• Cada F: VE=7, não-ligantes=6, ligantes=2 ⇒ CF(F)=7−(6+½·2)=0.
PF₆⁻
• P cercado por seis F em ligações simples, carga total −1.
• P: VE=5, não-ligantes=0, ligantes=12 ⇒ CF§=5−(0+½·12)=5−6=−1 (corresponde à carga global).
• Cada F: VE=7, não-ligantes=6, ligantes=2 ⇒ CF(F)=7−(6+½·2)=0.
• P cercado por seis F em ligações simples, carga total −1.
• P: VE=5, não-ligantes=0, ligantes=12 ⇒ CF§=5−(0+½·12)=5−6=−1 (corresponde à carga global).
• Cada F: VE=7, não-ligantes=6, ligantes=2 ⇒ CF(F)=7−(6+½·2)=0.
BH₃
• B com três ligações simples a H, sem pares livres.
• B: VE=3, não-ligantes=0, ligantes=6 ⇒ CF(B)=3−(0+½·6)=3−3=0, mas tem só 6 elétrons – défice de octeto.
• Cada H: VE=1, não-ligantes=0, ligantes=2 ⇒ CF(H)=1−(0+½·2)=0.
• B com três ligações simples a H, sem pares livres.
• B: VE=3, não-ligantes=0, ligantes=6 ⇒ CF(B)=3−(0+½·6)=3−3=0, mas tem só 6 elétrons – défice de octeto.
• Cada H: VE=1, não-ligantes=0, ligantes=2 ⇒ CF(H)=1−(0+½·2)=0.
Passo 4
Exemplos de ressonância:
SO₃
SO₃
cada estrutura tem uma dupla S=O e duas simples S–O⁻, mas a carga formal total em cada O é zero em média; a verdadeira é híbrido.
COCl₂ (fosgênio)
não há ressonância no carbono central—todas cargas formais zero com dois C–Cl e uma dupla C=O.
N₂O
estruturas ressonantes em que a cadeia pode ser N≡N–O⁺ ou ⁻N=N≡O, mas a forma majoritária é ⁺N≡N–O (CF(Ncentral)=+1, CF(O)=0, CF(Nterminal)=0).
estruturas ressonantes em que a cadeia pode ser N≡N–O⁺ ou ⁻N=N≡O, mas a forma majoritária é ⁺N≡N–O (CF(Ncentral)=+1, CF(O)=0, CF(Nterminal)=0).
I₃⁻
três iodos em linha com duas ligações simples e dois pares livres no I médio ⇒ CF(Imédio)=−1, terminais CF=0.
três iodos em linha com duas ligações simples e dois pares livres no I médio ⇒ CF(Imédio)=−1, terminais CF=0.
Passo 5
Concluímos:
• Espécies que obedecem estritamente o octeto: CS₂, SiH₄, COCl₂, NH₂OH, CH₃OH, N₂O, NO⁺, NO⁻, H₃CCN.
• Espécies hipervalentes (expandem o octeto): ClF₃, SF₄, PF₆⁻, XeF₄, I₃⁻, ICl₂⁻, POCl₃, SO₂, SO₃, SO₃²⁻, SO₄²⁻, H₂SO₄.
• Deficiência de elétrons (incompletas): BH₃ (B tem só 6 elétrons).
• Radicais (ímpar de elétrons, não completam octeto): NO.
• Espécies que obedecem estritamente o octeto: CS₂, SiH₄, COCl₂, NH₂OH, CH₃OH, N₂O, NO⁺, NO⁻, H₃CCN.
• Espécies hipervalentes (expandem o octeto): ClF₃, SF₄, PF₆⁻, XeF₄, I₃⁻, ICl₂⁻, POCl₃, SO₂, SO₃, SO₃²⁻, SO₄²⁻, H₂SO₄.
• Deficiência de elétrons (incompletas): BH₃ (B tem só 6 elétrons).
• Radicais (ímpar de elétrons, não completam octeto): NO.
Justificativa: a contagem de elétrons de valência combinada com o cálculo de carga formal mostra onde há pares extras (hipervalência), falta de pares (deficiência) ou elétrons desemparelhados (radicais).
Resposta
CS₂, SiH₄, COCl₂, NH₂OH, CH₃OH, N₂O, NO⁺, NO⁻, H₃CCN obedecem ao octeto; ClF₃, SF₄, PF₆⁻, XeF₄, I₃⁻, ICl₂⁻, POCl₃, SO₂, SO₃, SO₃²⁻, SO₄²⁻, H₂SO₄ são hipervalentes; BH₃ é deficiente de elétrons; NO é radical.