Escreva uma única estrutura de Lewis que obedeça a regra do octeto, e calcule as cargas formais em todos os átomos:
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) escrever uma única estrutura de Lewis para o íon
que obedeça à regra do octeto; (2) calcular as cargas formais em todos os átomos dessa estrutura.
Informações dadas / que precisamos usar: valência dos átomos e a carga do íon. Estes são os dados relevantes para montar a estrutura de Lewis.
Informações dadas / que precisamos usar: valência dos átomos e a carga do íon. Estes são os dados relevantes para montar a estrutura de Lewis.
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência disponíveis (passo fundamental). Vou somar os elétrons de valência de cada átomo e depois incluir a carga total do íon como elétrons extras:
Total de elétrons de valência disponíveis:
Sempre que montar uma estrutura de Lewis, comece contando os elétrons assim — é a base.
Passo 3
Montagem da estrutura esquelética (como ligar os átomos). Em íons oxoaniónicos como
é natural colocar o átomo menos eletronegativo (enxofre) no centro e ligar os oxigênios a ele. Então o esqueleto será:
com os quatro oxigênios ligados ao S por ligações simples (quatro ligações S–O no total). Ainda não coloquei pares eletrônicos, só decidi quem se liga a quem.
Passo 4
Distribuição inicial dos elétrons para formar as ligações e completar octetos dos átomos externos. Cada ligação simples usa um par de elétrons (2 elétrons). Com quatro ligações S–O usamos:
Restam:
Esses
elétrons serão distribuídos primeiramente como pares isolados nos oxigênios, para que cada oxigênio alcance o octeto. Cada oxigênio ligado por uma única ligação precisa de 3 pares isolados (6 elétrons) para completar o octeto. Para quatro oxigênios precisamos de:
Portanto podemos colocar exatamente três pares isolados em cada oxigênio. Depois disso não sobram elétrons.
Passo 5
Verificação do octeto para cada átomo nesta montagem:
- Cada oxigênio: tem 3 pares isolados (6 elétrons) + 1 ligação (2 elétrons) = 8 elétrons → octeto satisfeito.
- Enxofre: tem 4 ligações simples (4×2 = 8 elétrons ao seu redor) → octeto satisfeito.
Assim obtivemos uma estrutura onde todos os átomos obedecem à regra do octeto. (Observação: existem outras representações de Lewis envolvendo ligações duplas S=O, mas nelas o enxofre geralmente passa a ter mais de 8 elétrons — isto violaria o pedido aqui, que exige uma estrutura que obedeça ao octeto.)
Passo 6
Agora calculamos as cargas formais. Primeiro lembro a fórmula e explico cada termo:
Onde:
- “elétrons não-ligantes” = pares isolados no átomo (cada par = 2 elétrons),
- “elétrons ligantes” = elétrons envolvidos em ligações ao átomo (cada ligação simple = 2 elétrons).
Passo 7
Cálculo da carga formal do enxofre (
) na nossa estrutura (S com quatro ligações simples e sem pares isolados):
Aplicando a fórmula:
Logo o enxofre tem carga formal
nessa estrutura.
Passo 8
Cálculo da carga formal de um oxigênio (
) que está ligado por ligação simples e tem três pares isolados (situação idêntica para cada um dos quatro oxigênios):
Aplicando a fórmula:
Cada oxigênio tem carga formal
.
Passo 9
Verificação de consistência: somando as cargas formais de todos os átomos obtemos a carga total do íon:
Isso coincide com a carga do íon
, portanto os cálculos estão consistentes.
Passo 10
Descrição final da estrutura de Lewis (em palavras e com indicação das cargas formais): átomo de enxofre central ligado por quatro ligações simples a quatro átomios de oxigênio; cada oxigênio carrega três pares isolados; carga total
; cargas formais conforme calculadas no passo anterior.
Resposta
Estrutura de Lewis: enxofre no centro com quatro ligações simples a quatro oxigênios; cada oxigênio com três pares isolados; carga total
.
Cargas formais:
cada
Cargas formais: