Escreva as fórmulas estruturais planas e as fórmulas de Lewis dos seguintes compostos:
Passo 1
O que o enunciado pede: escrever a fórmula estrutural plana e a fórmula de Lewis do composto
.
Informações fornecidas (já na forma do enunciado):
- A molécula é
(ácido sulfúrico). - Precisa-se da fórmula estrutural plana (uma representação das ligações) e da fórmula de Lewis (mostrando pares de elétrons não-ligantes).
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência (passo obrigatório para qualquer estrutura de Lewis). Vou somar os elétrons de valência de cada átomo:
- Hidrogênio: cada
tem elétron de valência, e há hidrogênios, então . - Enxofre:
tem elétrons de valência. - Oxigênio: cada
tem elétrons de valência, e há oxigênios, então .
Total de elétrons de valência disponíveis:
Então há
elétrons (ou
pares) para distribuir na estrutura de Lewis.
Passo 3
Escolha da geometria esquelética (quem fica no centro e quem fica nas extremidades).
- O átomo menos eletronegativo que geralmente fica no centro é o enxofre
. Coloco no centro e os quatro oxigênios ao redor. - Os dois hidrogênios tipicamente estão ligados a oxigênios (formam grupos
), não ao enxofre. Então o esqueleto fica: com dois outros oxigênios ligados ao .
Passo 4
Ligações iniciais e elétrons usados por ligações simples.
- Faço uma ligação simples
para cada um dos oxigênios: isso usa ligações elétrons = elétrons. - Faço uma ligação
para cada um dos hidrogênios ligados: isso usa ligações elétrons = elétrons.
Total usado até aqui:elétrons.
Restam:
para distribuir como pares não-ligantes e/ou formar ligações múltiplas.
Passo 5
Preencher octetos dos átomos ligados (oxigênios primeiro).
- Se eu desse somente ligações simples
a todos os oxigênios, cada oxigênio precisaria de pares não-ligantes ( elétrons) para completar seu octeto. Para oxigênios seriam necessários elétrons, mas só tenho disponíveis — portanto a configuração com todas ligações simples não dá para completar octetos. - A solução padrão: transformar algumas ligações
em ligações duplas para reduzir o número de elétrons necessários para completar octetos nas extremidades. Cada dupla reduz a necessidade de pares extras nos oxigênios.
Passo 6
Decidir quantas duplas formar e distribuir os pares não-ligantes.
- Experiência e regra prática: formar duas ligações duplas
e deixar as outras duas como (oxigênios com ). Essa disposição usa os elétrons de modo que todos completem o octeto e as cargas formais fiquem pequenas (ou nulas). - Depois de fazer duas duplas, distribuo os pares restantes para completar os octetos dos oxigênios:
- Cada oxigênio com dupla ligação
terá pares não-ligantes (4 elétrons). - Cada oxigênio em
(ligado por simples ao S e por simples ao H) terá também pares não-ligantes (4 elétrons).
- Cada oxigênio com dupla ligação
- Verificação rápida dos elétrons: ligações (4 S–O + 2 O–H com duas duplas entre elas) já contabilizadas, e pares não-ligantes atribuídos aos oxigênios consomem os
elétrons restantes de forma consistente.
Passo 7
Cálculo das cargas formais para checar se a estrutura é razoável.
- Fórmula da carga formal:
onde
= elétrons de valência do átomo isolado,
= elétrons não-ligantes no átomo na estrutura,
= elétrons envolvidos em ligações ao redor do átomo.
- Para o enxofre
: , não há pares não-ligantes locais, e participa de ligações (duas duplas = 4 ligações eletrônicas pares + duas simples = 2 pares → total elétrons). Então
- Para um oxigênio
(dupla): , tem elétrons não-ligantes e elétrons de ligação (uma dupla), logo
- Para um oxigênio
(simples ligado a S e a H): , tem elétrons não-ligantes e elétrons de ligação (duas simples: S–O e O–H), então
- Para cada hidrogênio:
.
Todas as cargas formais são zero — ótima indicação de que a estrutura com duas duplas
e dois grupos
é a representação adequada.
Passo 8
Resumo da estrutura final e como escrevê-la na forma estrutural plana e na forma de Lewis.
- Estrutural plana (representação condensada, mostrando as ligações): escrevemos a molécula como
Isto indica o enxofre no centro, duas ligações duplas a oxigênios
e duas ligações simples a grupos hidroxila
.
- Fórmula de Lewis (descrição da distribuição dos pares de elétrons):
- Os dois oxigênios com ligação dupla
têm cada um dois pares de elétrons não-ligantes. - Os dois oxigênios ligados como
têm cada um dois pares de elétrons não-ligantes. - O enxofre não tem pares não-ligantes na representação (tem um octeto expandido com 12 elétrons ligados).
- Todas as cargas formais são zero.
- Os dois oxigênios com ligação dupla