O ozônio
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.
(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
onde a ligação esquerda é dupla e a direita simples. Contando elétrons de valência (
em cada
) e usando
temos:
:
elétrons não-ligantes
elétrons ligantes
Logo a estrutura é
Passo 3
A outra estrutura de ressonância troca a dupla para o outro lado:
Ou seja, agora é
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:
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 (
), com ângulo ligeiramente menor que
. Experimentalmente o ângulo em
é cerca de
, em perfeito acordo com a teoria.
Resposta
(a) As cargas formais são
na forma
.
(b) A outra ressonância é com as cargas formais permutadas.
(c) Cada ligação O–O tem ordem de ligação 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 ( ), resultando em ângulo
, consistente com o valor observado de cerca de
.
(b) A outra ressonância é
(c) Cada ligação O–O tem ordem de ligação
(d) Sim, a forma angular é prevista pela RPECV para um centro com três domínios eletrônicos (