Escrever as fórmulas de Lewis para as moléculas de tetracloreto de carbono, tetracloreto de silício, e para um íon amônio.

Passo 1

Você pediu para escrever as fórmulas de Lewis (representações de elétrons de valência e ligações) de três espécies: \mathrm{CCl_4} (tetracloreto de carbono), \mathrm{SiCl_4} (tetracloreto de silício) e o íon amônio \mathrm{NH_4^+}. Essas são as três perguntas que vamos responder com estruturas de Lewis.

Passo 2

Antes de desenhar, vamos revisar o procedimento passo a passo para fazer uma estrutura de Lewis (pra você aplicar rápido na prova). Vou explicar as ideias com calma.
  • Contar elétrons de valência: todo átomo contribui com seus elétrons de valência. Se a espécie tem carga, somamos (carga negativa) ou subtraímos (carga positiva) elétrons.
    Exemplo de fórmula: para uma molécula qualquer, o total de elétrons de valência é \sum dos elétrons de valência dos átomos \pm ajuste de carga.
  • Montar esqueleto: o átomo menos eletronegativo costuma ficar no centro (H nunca é central). Para moléculas como \mathrm{CCl_4} e \mathrm{SiCl_4} o carbono ou silício ficam no centro; para \mathrm{NH_4^+} o nitrogênio fica no centro com hidrogênios ao redor.
  • Fazer ligações simples primeiro: cada ligação simples usa \,2 elétrons.
  • Distribuir os elétrons restantes como pares isolados (lone pairs), dando prioridade aos átomos mais eletronegativos para completar o octeto (ou duetos para H).
  • Verificar o octeto (ou exceções) e, se necessário, formar ligações múltiplas para completar octetos.
  • Calcular cargas formais para checar se a estrutura é plausível. A fórmula da carga formal é
\text{carga formal} = V - N_{\text{nob}} - \frac{N_{\text{liga}}}{2},
onde V é número de elétrons de valência do átomo isolado, N_{\text{nob}} é número de elétrons não ligantes (lone-pair) ao redor do átomo na estrutura, e N_{\text{liga}} é o número total de elétrons em ligações envolvendo esse átomo.
Agora aplicamos isso a cada espécie pedida.

Passo 3

Desenhando a estrutura de Lewis de \mathrm{CCl_4}.
  1. Contagem de elétrons de valência:
\text{C: }4,\quad \text{Cl: }7\\ (\text{cada})\Rightarrow \text{total} = 4 + 4\cdot 7 = 32\\ \text{elétrons}.é
  1. Esqueleto e ligações:
  • Carbono ( \mathrm{C}) no centro ligado aos 4 cloros por ligações simples. Cada ligação simples consome \,2 elétrons, então 4 ligações usam 4\cdot 2 = 8 elétrons.
  1. Distribuição dos elétrons restantes:
  • Elétrons restantes: 32 - 8 = 24 elétrons. Esses 24 elétrons serão atribuídos como pares isolados nos átomos de cloro.
  • Cada \mathrm{Cl} recebe 24/4 = 6 elétrons como pares isolados, ou seja, \,3 pares isolados por cloro (cada par = 2 elétrons).
  1. Verificação do octeto:
  • Carbono tem 4 ligações (8 elétrons em torno dele) → octeto satisfeito.
  • Cada cloro tem 1 ligação (2 elétrons) + 6 elétrons não-ligantes = 8 elétrons → octeto satisfeito.
  1. Cargas formais:
  • Para \mathrm{C}: V=4,\\ N_{\text{nob}}=0,\\ N_{\text{liga}}=8 \Rightarrow \text{carga formal}=4-0-\tfrac{8}{2}=0.
  • Para cada \mathrm{Cl}: V=7,\\ N_{\text{nob}}=6,\\ N_{\text{liga}}=2 \Rightarrow 7-6-\tfrac{2}{2}=0.
    Todas as cargas formais são zero, estrutura ótima.

Passo 4

Escrevendo a estrutura de Lewis de \mathrm{CCl_4} de forma descritiva (o padrão visual que você deve entregar na prova): átomo central \mathrm{C} com quatro ligações simples para quatro átomos \mathrm{Cl}; cada \mathrm{Cl} possui \,3 pares isolados (lone pairs). Em palavras: \mathrm{C} ligado a 4 \mathrm{Cl}, cada \mathrm{Cl} com 3 pares isolados. Todas as cargas formais são 0.

Passo 5

Desenhando a estrutura de Lewis de \mathrm{SiCl_4}.
  1. Contagem de elétrons de valência:
\text{Si: }4,\quad \text{Cl: }7\\ (\text{cada})\Rightarrow \text{total} = 4 + 4\cdot 7 = 32\\ \text{elétrons}.é
  1. Esqueleto e ligações:
  • Silício ( \mathrm{Si}) no centro com quatro ligações simples a quatro \mathrm{Cl}. Uso de elétrons em ligações: 4\cdot 2 = 8 elétrons.
  1. Distribuição dos elétrons restantes:
  • Restantes: 32 - 8 = 24 elétrons → atribuídos como pares isolados nos quatro \mathrm{Cl} → cada \mathrm{Cl} tem 6 elétrons não-ligantes = 3 pares.
  1. Verificação do octeto:
  • \mathrm{Si} tem 8 elétrons ao redor (4 ligações) → octeto satisfeito.
  • Cada \mathrm{Cl} também tem octeto completo.
  1. Cargas formais:
  • \mathrm{Si}: V=4,\\ N_{\text{nob}}=0,\\ N_{\text{liga}}=8 \Rightarrow 4-0-4=0.
  • Cada \mathrm{Cl}: formal zero também.
    Estrutura estável e muito parecida com \mathrm{CCl_4}.

Passo 6

Escrevendo a estrutura de Lewis de \mathrm{SiCl_4} de forma descritiva: átomo central \mathrm{Si} com quatro ligações simples a \mathrm{Cl}; cada \mathrm{Cl} possui \,3 pares isolados. Todas as cargas formais são 0.

Passo 7

Desenhando a estrutura de Lewis do íon \mathrm{NH_4^+} (íon amônio).
  1. Contagem de elétrons de valência:
\text{N: }5,\quad \text{H: }1\\ (\text{cada})\Rightarrow \text{sem carga: }5 + 4\cdot 1 = 9.
Mas o íon tem carga +1, ou seja, falta 1 elétron em relação ao neutro → subtrai 1 elétron:
\text{total} = 5 + 4\cdot 1 - 1 = 8\\ \text{elétrons}.é
  1. Esqueleto e ligações:
  • Nitrogênio ( \mathrm{N}) central ligado aos 4 hidrogênios por ligações simples. Cada ligação consome 2 elétrons, total 4\cdot 2 = 8 elétrons.
  1. Distribuição dos elétrons restantes:
  • Elétrons restantes: 8 - 8 = 0. Não sobram elétrons para pares isolados no nitrogênio.
  1. Verificação do octeto:
  • Nitrogênio tem 4 ligações → 8 elétrons na sua volta → octeto satisfeito.
  • Cada hidrogênio tem 2 elétrons (dueto) → satisfeito.
  1. Cargas formais:
  • Para \mathrm{N}: V=5,\\ N_{\text{nob}}=0,\\ N_{\text{liga}}=8 \Rightarrow 5-0-\tfrac{8}{2}=5-4=+1.
  • Para cada \mathrm{H}: V=1,\\ N_{\text{nob}}=0,\\ N_{\text{liga}}=2 \Rightarrow 1-0-1=0.
    Logo a carga +1 está localizada no nitrogênio (representada globalmente pelo íon \mathrm{NH_4^+}). Normalmente escreve-se a estrutura entre colchetes com o sinal positivo: [\mathrm{NH_4}]^+.

Passo 8

Resumo rápido de “como desenhar na prova” (dica prática):
  • Conte sempre elétrons e ajuste pela carga antes de desenhar.
  • Faça ligações simples primeiro (2 elétrons cada).
  • Preencha octetos nos átomos terminais primeiro (exceto H).
  • Se sobrar ou faltar elétrons, considere múltiplas ligações ou cargas formais.
  • Calcule cargas formais para comparar alternativas quando houver ambiguidade.

Resposta

\mathrm{CCl_4}: átomo central \mathrm{C} ligado a 4 \mathrm{Cl} por ligações simples; cada \mathrm{Cl} tem \,3 pares isolados (todas as cargas formais =0).
\mathrm{SiCl_4}: átomo central \mathrm{Si} ligado a 4 \mathrm{Cl} por ligações simples; cada \mathrm{Cl} tem \,3 pares isolados (todas as cargas formais =0).
\mathrm{NH_4^+}: estrutura [\mathrm{NH_4}]^+ com \mathrm{N} central ligado a 4 \mathrm{H} por ligações simples, sem pares isolados em \mathrm{N}; carga formal em \mathrm{N}=+1.

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