O ozônio (O3) é encontrado na atmosfera superior onde ele absorve radiação ultravioleta (UV) altamente energética e consequentemente proporciona à superfície da Terra um escudo protetor (veja a Seção 10.11E). Uma possível estrutura de ressonância para o ozônio é a seguinte:
(a) Atribua quaisquer cargas formais necessárias aos átomos nessa estrutura. (b) Escreva outra estrutura de ressonância equivalente para o ozônio. (c) O que essas estruturas de ressonância preveem sobre os comprimentos relativos das duas ligações oxigênio-oxigênio do ozônio? (d) A estrutura apresentada nesse problema e a que você escreveu assumem uma forma angular para a molécula de ozônio. Essa forma é consistente com a teoria RPECV? Justifique sua resposta.

Passo 1

O enunciado pede (a) atribuir cargas formais à estrutura dada de ozônio, (b) desenhar a estrutura de ressonância equivalente, (c) prever os comprimentos relativos das duas ligações O–O e (d) verificar se a forma angular está de acordo com a teoria RPECV. Para isso vamos usar os conceitos de carga formal, ressonância, ordem de ligação e VSEPR.

Passo 2

Na estrutura apresentada, suponha que seja
O<=ft=Ocentral-Oright
onde a ligação esquerda é dupla e a direita simples. Contando elétrons de valência ( 6 em cada O) e usando
FC = V - l(e não-lig + tfrac12,e ligr), ã
temos:
bul<=t O<=ft: 4 elétrons não-ligantes +4 elétrons ligantes Rightarrow
FC = 6 - (4 + tfrac12cdot4) = 6 - 6 = 0
bul<=t Ocentral: 2 elétrons não-ligantes +6 elétrons ligantes Rightarrow
FC = 6 - (2 + tfrac12cdot6) = 6 - 5 = +1
bul<=t Oright: 6 elétrons não-ligantes +2 elétrons ligantes Rightarrow
FC = 6 - (6 + tfrac12cdot2) = 6 - 7 = -1
Logo a estrutura é
O !=! O !-! O

Passo 3

A outra estrutura de ressonância troca a dupla para o outro lado:
O !-! O !=! O
Ou seja, agora é O-O=O com os sinais de carga formal correspondentes.

Passo 4

Cada ligação O–O aparece como simples em uma forma e dupla na outra. Pela teoria de ressonância a ordem de ligação efetiva de cada O–O é a média:
ordem = 1 + 22 = 1,5
Isso prevê que as duas ligações tenham o mesmo comprimento, intermediário entre uma simples e uma dupla.

Passo 5

No átomo central de O temos três pares de elétrons (dois pares ligados e um par isolado). Pela RPECV isso gera geometria de região eletrônica trigonal plana e geometria molecular angular ( AX2E), com ângulo ligeiramente menor que 120^circ. Experimentalmente o ângulo em O3 é cerca de 117^circ, em perfeito acordo com a teoria.

Resposta

(a) As cargas formais são
0!-!+1!-!(-1)
na forma O= O-O.
(b) A outra ressonância é O-O=O com as cargas formais permutadas.
(c) Cada ligação O–O tem ordem de ligação 1,5 e, portanto, comprimentos idênticos, intermediários entre simples e dupla.
(d) Sim, a forma angular é prevista pela RPECV para um centro com três domínios eletrônicos ( AX2E), resultando em ângulo <120^circ, consistente com o valor observado de cerca de 117^circ.

Exercícios relacionados