Escreva as fórmulas estruturais planas e as fórmulas de Lewis dos seguintes compostos:
\mathrm{H}_{2} \mathrm{CO}_{3}

Passo 1

O enunciado pede as fórmulas estruturais planas e de Lewis do ácido carbônico, \mathrm{H_2CO_3}. Para isso vamos precisar saber qual é a conectividade dos átomos (C ligado a três O, dois deles com H) e depois contar os elétrons de valência para distribuir em ligações e pares livres.

Passo 2

A conectividade de \mathrm{H_2CO_3} é: o carbono é central e forma quatro ligações – duas ligações simples a oxigênios que por sua vez ligam-se a hidrogênios (grupos –OH) e uma dupla ligação a um oxigênio. Não há ligação C–H direta.
A fórmula estrutural plana (linear) fica então:
\mathrm{HO\!-\!C(=O)\!-\!OH}

Passo 3

Vamos contar os elétrons de valência totais:
2\times 1\;(\text{H})\;+\;4\;(\text{C})\;+\;3\times 6\;(\text{O}) \;=\;2+4+18\;=\;24\text{ elétrons.}é
Cada ligação simples consome 2 elétrons e a ligação dupla consome 4 elétrons.

Passo 4

Elétrons em ligações:
– duas ligações C–O simples: 2\times 2=4 elétrons
– duas ligações O–H simples: 2\times 2=4 elétrons
– uma ligação C=O dupla: 4 elétrons
Total em ligações: 4+4+4=12 elétrons.
Restam 24-12=12 elétrons para pares livres, que ficarão sobre os oxigênios.

Passo 5

Cada oxigênio encerra um octeto:
– O duplamente ligado fica com 2 pares livres ( 4 elétrons).
– Cada O dos grupos –OH fica com 2 pares livres ( 4 elétrons cada).
O carbono não tem par livre.
A fórmula de Lewis, mostrando ligações (linhas) e pares livres (pontos “ \cdot”), pode ser representada assim:
\begin{array}{c@{\;}c@{\;}c} & & :\!\:\mathrm{O}\!\:\!: \\\ & & \,\| \\\ \bullet\!\bullet& & \\\ H\!-\!\mathrm{O}\!-\!\mathrm{C}&=\!&\mathrm{O} \\\ \bullet\!\bullet& & \bullet\!\bullet \\[6pt] & & H\!-\!\mathrm{O}\!-\!\mathrm{(continua)} \end{array}
Mas de forma mais compacta, alinhando cada átomo e seus pares livres:
\ddot{\mathrm{O}}\;-\;\mathrm{C}\;=\;\mathrm{O}\ddot{\\ }\quad\text{com}\quad \begin{cases} \mathrm{O}_{\rm duplo}\text{: 2 pares livres}\\\ \mathrm{O\,em\,OH}\text{: 2 pares livres cada} \end{cases}
]

Resposta

Fórmula estrutural plana:
\mathrm{HO\!-\!C(=O)\!-\!OH}
Fórmula de Lewis (ligação = linha, par livre = \cdot”):
\begin{array}{c@{\;}c@{\;}c@{\;}c} \bullet\!\bullet & & & \\\ & :\!\mathrm{O}\!:\; &\|& \\\ H\!-\!\mathrm{O}\!-\!\mathrm{C}&=\!&\mathrm{O}& \\\ & & & \\\ &\bullet\!\bullet & & H\!-\!\mathrm{O}\!:\!\bullet\!\bullet \end{array}
onde cada oxigênio do –OH tem dois pares livres e o oxigênio duplamente ligado também tem dois pares livres.

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