Faça a representação de Lewis para as seguintes moléculas e determine a Carga Forma (CF) de cada átomo.
\mathrm{CH}_{2} \mathrm{O}

Passo 1

O enunciado pede duas coisas para a molécula \mathrm{CH}_{2}\mathrm{O}: (1) fazer a representação de Lewis e (2) determinar a Carga Formal (CF) de cada átomo. Informações relevantes que temos do enunciado: a fórmula molecular é \mathrm{CH}_{2}\mathrm{O}, ou seja, os átomos presentes são dois \mathrm{H}, um \mathrm{C} e um \mathrm{O}. Não há outras informações adicionais no enunciado.

Passo 2

Contagem de elétrons de valência totais (primeiro passo padrão para estruturas de Lewis). Vou somar os elétrons de valência de cada átomo:
\mathrm{C} tem 4 elétrons de valência,
cada \mathrm{H} tem 1 elétron de valência (temos dois \mathrm{H}),
\mathrm{O} tem 6 elétrons de valência.
Portanto o total é
4 + 2\cdot 1 + 6 = 12
ou seja, há 12 elétrons de valência para distribuir na estrutura de Lewis.

Passo 3

Montagem do esqueleto (quem fica no centro, quem fica nas extremidades). Regra prática: o átomo menos eletronegativo (entre \mathrm{C} e \mathrm{O}) costuma ficar no centro. Aqui o carbono é o centro, os hidrogênios ficam ligados ao carbono (H só faz ligação simples) e o oxigênio liga-se ao carbono. Então o esqueleto é
\mathrm{H}-\mathrm{C}-\mathrm{H} com \mathrm{O} ligado ao \mathrm{C} (ou seja, \mathrm{H}-\mathrm{C}-\mathrm{H} e \mathrm{C}-\mathrm{O}).

Passo 4

Distribuição inicial de ligações simples e contagem de elétrons usados. Cada ligação simples usa 2 elétrons. Se eu colocar ligações simples \mathrm{H}-\mathrm{C}, \mathrm{H}-\mathrm{C} e \mathrm{C}-\mathrm{O}, tenho 3 ligações simples, usando
3 \times 2 = 6
elétrons. Como tínhamos 12 elétrons de valência, ainda restam 12-6=6 elétrons para distribuir como pares isolados (lone pairs).

Passo 5

Satisfazer octetos (ou duetos para \mathrm{H}). Primeiro garanto que cada \mathrm{H} tem o seu dueto: cada \mathrm{H} já tem 1 ligação simples ao \mathrm{C}, logo cada \mathrm{H} tem 2 elétrons — está ok. Agora distribuo os 6 elétrons restantes preferindo completar os octetos dos átomos mais eletronegativos (oxigênio primeiro). Colocando os 6 elétrons restantes como pares não-ligantes em \mathrm{O}, eu teria 3 pares em \mathrm{O}. Mas lembrando a regra do octeto: se \mathrm{O} ficar com 3 pares mais a ligação simples ao C, \mathrm{O} teria 8 elétrons (6 dos pares + 2 da ligação) — isso satisfaz o octeto. Entretanto, veja como fica o carbono: com 3 ligações simples o carbono teria apenas 6 elétrons ao seu redor (2 por ligação), ficando com octeto incompleto. Para completar o octeto do carbono (que é preferível), transformamos uma das ligações do oxigênio para o carbono em ligação dupla: \mathrm{C}=\mathrm{O}. Ao formar a ligação dupla, um par isolado do oxigênio vira par compartilhado formando a segunda ligação, reduzindo os pares isolados em \mathrm{O} de 3 para 2. Após isso a contagem fica:
  • \mathrm{C} ligado a dois \mathrm{H} (duas simples) e ao \mathrm{O} por uma dupla ligação → carbono tem 8 elétrons ao redor (octeto completo).
  • \mathrm{O} tem dois pares isolados (4 elétrons) e a ligação dupla com \mathrm{C} (4 elétrons ligados), totalizando 8 elétrons também.
    Portanto a configuração consistente é: \mathrm{H}-\mathrm{C}=\mathrm{O} com \mathrm{O} possuindo dois pares não-ligantes.

Passo 6

Desenho final (em palavras e símbolos): a estrutura de Lewis é a seguinte (vou descrever em forma linear):
\mathrm{H}-\mathrm{C}=\mathrm{O}
onde o \mathrm{O} possui dois pares de elétrons não-ligantes (dois lone pairs). Isso usa todos os 12 elétrons de valência: 2 elétrons por cada ligação (3 ligações contadas como dois singles e uma dupla = 6 elétrons nas ligações) e 6 elétrons em pares não-ligantes (2 pares em O = 4 elétrons, e nenhum par em C ou H) — checa com a contagem inicial.

Passo 7

Explicação do que é Carga Formal (CF) e fórmula que vou usar. A carga formal de um átomo é uma maneira de estimar a distribuição de cargas na estrutura de Lewis, assumindo que os elétrons das ligações são igualmente compartilhados entre os átomos ligados. A fórmula é:
\text{CF} = V - \bigl(N + \tfrac{B}{2}\bigr)
onde
V é o número de elétrons de valência do átomo isolado (no estado fundamental),
N é o número de elétrons não-ligantes (pares isolados) atribuídos ao átomo na estrutura de Lewis,
B é o número total de elétrons envolvidos em ligações ao redor do átomo (ou seja, soma dos elétrons em pares de ligação; às vezes se usa contar “número de elétrons em ligações” ou “2 vezes o número de ligações” — aqui eu uso diretamente elétrons em ligações).
Observação prática (fórmula comum equivalente): muitas pessoas usam a forma equivalente
\text{CF} = V - \bigl(\text{nº de elétrons não-ligantes}\;+\; \tfrac{1}{2}\times\text{nº de elétrons de ligação}\bigr),ºéãºéçã
que é a mesma coisa que escrevi antes. Outra forma igualmente prática, quando contamos ligações em número (não elétrons), é
\text{CF} = V - (\text{elétrons não-ligantes}) - \tfrac{1}{2}(\text{elétrons nas ligações}).éãéçõ

Passo 8

Cálculo da CF para cada átomo usando a fórmula, mostrando os números.
Para cada \mathrm{H} (os dois hidrogênios são equivalentes):
  • V = 1 (cada \mathrm{H} tem 1 elétron de valência),
  • N = 0 (nenhum par isolado em \mathrm{H}),
  • B = 2 (uma ligação simples \mathrm{H}-\mathrm{C} tem 2 elétrons).
    Aplicando:
\text{CF}(\mathrm{H}) = 1 - \bigl(0 + \tfrac{2}{2}\bigr) = 1 - 1 = 0.
Para o \mathrm{C}:
  • V = 4,
  • N = 0 (na estrutura final o carbono não tem pares isolados),
  • B = 8 (o carbono participa de duas ligações simples com \mathrm{H} = 2\times 2 elétrons e de uma ligação dupla com \mathrm{O} = 4 elétrons; total 2+2+4=8 elétrons em ligações).
    Aplicando:
\text{CF}(\mathrm{C}) = 4 - \bigl(0 + \tfrac{8}{2}\bigr) = 4 - 4 = 0.
Para o \mathrm{O}:
  • V = 6,
  • N = 4 (dois pares isolados = 4 elétrons),
  • B = 4 (a ligação dupla \mathrm{C}=\mathrm{O} contém 4 elétrons ao todo).
    Aplicando:
\text{CF}(\mathrm{O}) = 6 - \bigl(4 + \tfrac{4}{2}\bigr) = 6 - (4 + 2) = 6 - 6 = 0.

Passo 9

Interpretação e conclusão: todas as cargas formais são zero ( 0) para os átomos nesta estrutura de Lewis. Isso confirma que a estrutura com \mathrm{C}=\mathrm{O} (dupla ligação) e dois pares isolados em \mathrm{O} é a mais razoável (a que minimiza cargas formais). Não há necessidade de ressonância principal aqui com cargas formais diferentes — a estrutura obtida é a estrutura usual de formaldeído.

Resposta

\mathrm{H}-\mathrm{C}=\mathrm{O} com \mathrm{O} contendo dois pares não-ligantes.
\mathrm{H}:\;0
\mathrm{C}:\;0
\mathrm{O}:\;0

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