Escreva as estruturas de Lewis para o trióxido de dicloro,
, com e sem ligações duplas
. Atribua as cargas formais nas estruturas e descreva a natureza das ligações duplas
.
Passo 1
O enunciado pede: escrever as estruturas de Lewis para o trióxido de dicloro (fórmula
, escrita no enunciado como
) nas duas versões: (A) sem ligações duplas
e (B) com ligações duplas
; atribuir as cargas formais em cada estrutura; descrever a natureza das ligações
.\n\nInformações fornecidas e úteis para começar:\n\n- Átomos: há dois cloros e três oxigênios.\n- Elétrons de valência: cloro tem
elétrons, oxigênio tem
elétrons. Total de elétrons de valência:\n
\n- Precisamos propor uma conectividade razoável antes de distribuir elétrons. Vou usar a conectividade típica adotada para
conhecida como
: ou seja, um oxigênio ponte entre os dois cloros e o segundo cloro ligado a dois oxigênios terminais. Vou identificar os átomos assim:
, com
e
ligados a
.
Passo 2
Regra para desenhar estruturas de Lewis (rapidamente, para lembrar):\n\n1) contar elétrons totais de valência (feito:
).\n2) escolher conectividade (já escolhida:
, e
ligado a
e
).\n3) colocar ligações simples primeiro (cada ligação usa
elétrons), completar octetos com pares isolados, e só então considerar múltiplas ligações se necessário para reduzir cargas formais.\n\nVou aplicar isso primeiro para a estrutura sem duplas (todas ligações simples), depois para a estrutura com duplas (duas
no
para reduzir cargas formais).
Passo 3
Estrutura A — sem ligações duplas (todas ligações são simples).\n\n- Escrevemos as ligações:
e
. Há
ligações simples no total. Cada ligação usa
elétrons, então elétrons em ligações
elétrons. Restam
elétrons para pares isolados.\n\n- Completar octetos com pares isolados (colocando nos oxigênios primeiro):\n -
está ligado por uma única ligação → precisa de
pares isolados (
e^- ) para completar seu octeto extendido (cloro pode ter 8 ou mais elétrons ao redor). Colocamos
elétrons em
.\n -
(oxigênio ponte) ligado a dois átomos (dois enlaces simples) → precisa de
pares isolados (
e^- ).\n - Cada oxigênio terminal (
,
) ligado por uma única ligação → precisa de
pares isolados (
e^- ) cada.\n - Para
: está ligado a três oxigênios por ligações simples; para que a soma de elétrons corresponda ao total, atribuímos a
par isolado (
e^- ). Isso é consistente com diferença de elétrons restante:
elétrons.\n\n- Agora calculamos as cargas formais usando a fórmula\n
\nonde
é elétrons de valência do átomo livre,
é número de elétrons em pares isolados, e
é número total de elétrons de ligação ao redor do átomo.\n\nCálculos (valores em elétrons):\n\n-
:
,
,
→\n
\n\n-
:
,
,
→\n
\n\n-
:
,
,
(três ligações simples) →\n
\n\n-
(isolado ligado por simples):
,
,
→\n
\nIdem para
:
\n\nResumo da Estrutura A (sem duplas):\n- Ligação: todas simples na conectividade
.\n- Cargas formais:
\n\nObserve: a soma das cargas formais
dá carga total neutra, e os elétrons usados atendem ao total de
.
Passo 4
Estrutura B — com ligações duplas
(duas duplas no
).\n\n- Montagem: mantemos a mesma conectividade
, mas agora desenhamos
com duas ligações duplas para
e
. Assim as ligações são:
(simples),
(simples),
(dupla),
(dupla).\n\n- Contagem de elétrons: número de ligações (contando cada traço como um par):
pares de ligação
elétrons em ligações. Restam
elétrons para pares isolados.\n\n- Completar octetos com pares isolados:\n - Cada oxigênio terminal em dupla (
,
) precisa de
pares isolados (
e^- ) cada.\n -
(oxigênio ponte com duas ligações simples) precisa de
pares (
e^- ).\n -
(ligada por uma simples) precisa de
pares (
e^- ).\n - Somando:
elétrons colocados; sobram
elétrons =
par isolado que fica no
.\n\n- Calcular cargas formais usando a mesma fórmula:\n\n -
:
→\n
\n -
: idem →
.\n -
:
→
.\n -
:
→\n
\n -
:
(corresponde a uma ligação simples + duas ligações duplas = 5 pares = 10 elétrons ligados) →\n
\n\nResumo da Estrutura B (com duplas):\n- Ligação:
com
e
.\n- Cargas formais: todas nulas:
\n\nObservação importante: nessa estrutura
fica com mais de 8 elétrons ao seu redor (expansão do octeto, total de 10 elétrons ao redor), o que é permitido para átomos do terceiro período (como Cl) por ocuparem orbital
— embora a interpretação de contribuição de orbitais
seja objeto de discussão moderna (vou comentar isso depois).
Passo 5
Comparação entre as duas estruturas (por que desenhar a com duplas?):\n\n- A Estrutura A (todas simples) apresenta cargas formais maiores (
e dois
), ou seja, completa separação de cargas.\n- A Estrutura B (com duas duplas
) elimina essas cargas formais (tudo com FC
), portanto é geralmente considerada a representação de Lewis favorecida porque minimiza cargas formais.\n- Em química de prova: minimizar soma dos valores absolutos das cargas formais costuma dar a estrutura de Lewis mais razoável; por isso a estrutura com duplas é normalmente preferida.
Passo 6
Ressonância e representação real do enlace:\n\n- A descrição final do composto é um híbrido de ressonância entre formas que têm maior ou menor separação de cargas. A forma com duplas (Estrutura B) é uma das contribuições principais porque reduz cargas formais.\n- Entretanto, o verdadeiro estado eletrônico não é perfeitamente descrito por uma única estrutura de Lewis. Em particular, as ligações
têm forte polarização em direção ao oxigênio: mesmo na representação de dupla ligação, o elétron compartido está deslocado em direção ao oxigênio (O é mais eletronegativo).\n\nDica prática para provas: desenhe ambas as formas, compute cargas formais (como fizemos) e explique que a estrutura com menores cargas formais (duplas) é a mais importante. Mencione que Cl expande octeto — isso justifica o desenho com
pares em torno de
.
Passo 7
Natureza das ligações
— explicação didática e curta (o que escrever na prova)\n\n- Característica principal: as ligações
são ligações covalentes polares com caráter parcial de dupla ligação; elas são mais curtas e mais fortes que uma ligação simples Cl–O, mas têm grande polarização para o oxigênio.\n- Interpretação clássica (Lewis): a dupla ligação pode ser vista como compartilhamento de um par
e um par
entre Cl e O. Essa representação reduz cargas formais.\n- Interpretação moderna (mais correta): a contribuição de orbitais
do cloro para uma verdadeira dupla ligação
é pequena; em vez disso, o caráter “duplo” vem de ressonância e da delocalização dos pares do oxigênio sobre a ligação (modelo MO ou descrições de ressonância). Assim, é melhor pensar a ligação como parcialmente dupla e fortemente polarizada (muito do caráter π fica no oxigênio).\n- Consequência prática: a ligação tem caráter intermediário entre uma ligação simples carregada (Cl+—O-) e uma dupla covalente clássica (como C=O). Em linguagem simples para a prova: “a representação com
é válida e útil; a ligação é polar e tem caráter parcial de dupla, explicável por ressonância e por participação limitada de orbitais d do cloro.”
Passo 8
Resumo final (o que lembrar para a prova)\n\n- Conte elétrons (aqui
).\n- Proponha conectividade e faça a estrutura com ligações simples. Calcule cargas formais.\n- Se houver grandes cargas formais, tente formar ligações múltiplas (duplas) para reduzir cargas formais — aqui isso leva a todas as cargas formais zero.\n- Explique que
é uma boa representação de ressonância; o vínculo é polar e com caráter parcial de dupla; descreva brevemente que a verdadeira ligação é um híbrido (mencione expansão do octeto do cloro).\n\nAgora a resposta final sucinta, com as cargas formais e a descrição da natureza das duplas.
Resposta
Estrutura sem duplas (todas ligações simples, conectividade
):
\n\nEstrutura com duplas (
e
):
\n\nNatureza das ligações
: são ligações covalentes fortemente polarizadas com caráter parcial de dupla; a representação com duplas reduz cargas formais (é uma importante forma de ressonância), mas o vínculo real é melhor descrito como um híbrido polarizado (participação de orbitais
do Cl pequena — explicação por ressonância/MO é preferível).