Faça a representação de Lewis para as seguintes moléculas e determine a Carga Forma (CF) de cada átomo.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para a molécula
: (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
, ou seja, os átomos presentes são dois
, um
e um
. 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:
tem
elétrons de valência,
cada tem
elétron de valência (temos dois
),
tem
elétrons de valência.
Portanto o total é
cada
Portanto o total é
ou seja, há
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
e
) 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
com
ligado ao
(ou seja,
e
).
Passo 4
Distribuição inicial de ligações simples e contagem de elétrons usados. Cada ligação simples usa
elétrons. Se eu colocar ligações simples
,
e
, tenho 3 ligações simples, usando
elétrons. Como tínhamos
elétrons de valência, ainda restam
elétrons para distribuir como pares isolados (lone pairs).
Passo 5
Satisfazer octetos (ou duetos para
). Primeiro garanto que cada
tem o seu dueto: cada
já tem 1 ligação simples ao
, logo cada
tem
elétrons — está ok. Agora distribuo os
elétrons restantes preferindo completar os octetos dos átomos mais eletronegativos (oxigênio primeiro). Colocando os
elétrons restantes como pares não-ligantes em
, eu teria 3 pares em
. Mas lembrando a regra do octeto: se
ficar com 3 pares mais a ligação simples ao C,
teria
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:
. Ao formar a ligação dupla, um par isolado do oxigênio vira par compartilhado formando a segunda ligação, reduzindo os pares isolados em
de 3 para 2. Após isso a contagem fica:
-
ligado a dois (duas simples) e ao por uma dupla ligação → carbono tem elétrons ao redor (octeto completo). -
tem dois pares isolados (4 elétrons) e a ligação dupla com (4 elétrons ligados), totalizando 8 elétrons também.
Portanto a configuração consistente é:com 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):
onde o possui dois pares de elétrons não-ligantes (dois lone pairs). Isso usa todos os
elétrons de valência:
elétrons por cada ligação (3 ligações contadas como dois singles e uma dupla = 6 elétrons nas ligações) e
elétrons em pares não-ligantes (2 pares em O = 4 elétrons, e nenhum par em C ou H) — checa com a contagem inicial.
onde o
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:
onde
é o número de elétrons de valência do átomo isolado (no estado fundamental),
é o número de elétrons não-ligantes (pares isolados) atribuídos ao átomo na estrutura de Lewis,
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
que é a mesma coisa que escrevi antes. Outra forma igualmente prática, quando contamos ligações em número (não elétrons), é
Passo 8
Cálculo da CF para cada átomo usando a fórmula, mostrando os números.
Para cada
(os dois hidrogênios são equivalentes):
-
(cada tem 1 elétron de valência), -
(nenhum par isolado em ), -
(uma ligação simples tem 2 elétrons).
Aplicando:
Para o
:
-
, -
(na estrutura final o carbono não tem pares isolados), -
(o carbono participa de duas ligações simples com = elétrons e de uma ligação dupla com = elétrons; total elétrons em ligações).
Aplicando:
Para o
:
-
, -
(dois pares isolados = elétrons), -
(a ligação dupla contém elétrons ao todo).
Aplicando:
Passo 9
Interpretação e conclusão: todas as cargas formais são zero (
) para os átomos nesta estrutura de Lewis. Isso confirma que a estrutura com
(dupla ligação) e dois pares isolados em
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.