Questão 03. Forneça todas as estruturas de Lewis que satisfazem a regra do octeto para as moléculas e íons a seguir.
\mathrm{SiF}_{4}

Passo 1

O enunciado pede: fornecer todas as estruturas de Lewis que satisfazem a regra do octeto para a espécie \mathrm{SiF}_{4}.
Informações fornecidas e dados úteis extraídos do enunciado:
  • Fórmula molecular: \mathrm{SiF}_{4}.
  • Átomos presentes: um átomo de \mathrm{Si} e quatro átomos de \mathrm{F}.
  • Não há carga indicada (é a molécula neutra).
  • Precisamos listar todas as estruturas de Lewis que obedecem à regra do octeto (ou seja, todos os átomos envolvidos devem ter 8 elétrons na camada de valência, quando possível).

Passo 2

Contagem dos elétrons de valência (passo obrigatório para montar a estrutura):
  • \mathrm{Si} pertence ao grupo 14 → possui 4 elétrons de valência.
  • \mathrm{F} pertence ao grupo 17 → cada \mathrm{F} possui 7 elétrons de valência.
    Total de elétrons de valência na molécula:
4 + 4\cdot 7 = 4 + 28 = 32\\ \text{elétrons}.é
Explicação didática: somamos os elétrons de valência de todos os átomos porque a estrutura de Lewis distribui exatamente esses elétrons entre ligações e pares isolados.

Passo 3

Escolha do átomo central (regra prática):
  • Em moléculas, o átomo menos eletronegativo (exceto \mathrm{H}) costuma ficar no centro. Entre \mathrm{Si} e \mathrm{F}, \mathrm{Si} é menos eletronegativo, logo \mathrm{Si} será o átomo central e os quatro \mathrm{F} serão átomos terminais.
    Comentário amistoso: pensa assim — o Si é o “hóspede” que recebe as 4 F ao redor.

Passo 4

Colocando ligações simples inicialmente:
  • Fazemos uma ligação simples \mathrm{Si}\!-\!\mathrm{F} para cada um dos 4 fluoretos.
    Cada ligação simples usa 2 elétrons, então 4 ligações usam
4 \times 2 = 8\\ \text{elétrons}.é
Elétrons restantes para distribuir como pares isolados:
32 - 8 = 24\\ \text{elétrons restantes}.é
Ensinar o porquê: começamos por conectar os átomos (estrutura esquelética) e subtraímos os elétrons usados nessas ligações, deixando o que sobra para completar octetos.

Passo 5

Distribuir os elétrons restantes para satisfazer o octeto dos átomos externos:
  • Cada átomo \mathrm{F} precisa de 8 elétrons ao redor. Cada \mathrm{F} já tem 2 elétrons da ligação com \mathrm{Si}, então precisa de mais 6 elétrons (três pares isolados).
  • Para os 4 \mathrm{F}: 4 \times 6 = 24 elétrons.
    Isso é exatamente o número de elétrons que tínhamos sobrando, então alocamos 3 pares isolados em cada \mathrm{F}.
    Didática: sempre preencha primeiro os octetos dos átomos terminais (mais eletronegativos), porque eles raramente compartilham mais elétrons do que precisam.

Passo 6

Verificação do octeto do átomo central ( \mathrm{Si}):
  • O \mathrm{Si} está ligado a 4 \mathrm{F} por ligações simples. Cada ligação contribui com 2 elétrons para o conjunto de \mathrm{Si}.
  • Total de elétrons em torno de \mathrm{Si}: 4 \times 2 = 8 elétrons → octeto satisfeito.
    Comentário prático: \mathrm{Si} fica com 8 elétrons ao formar quatro ligações simples — perfeito para a regra do octeto.

Passo 7

Cálculo das cargas formais para checar a melhor estrutura:
Fórmula da carga formal:
\text{carga formal} = V - (N_{\text{não-lig}} + \tfrac{1}{2}N_{\text{lig}})ã
onde V = elétrons de valência do átomo isolado, N_{\text{não-lig}}ã = elétrons não ligantes ao redor do átomo, N_{\text{lig}} = elétrons envolvidos em ligações do átomo.
  • Para \mathrm{Si}: V=4, N_{\text{não-lig}}=0ã, N_{\text{lig}}=8 (quatro ligações)
\text{carga formal}(\mathrm{Si}) = 4 - (0 + \tfrac{1}{2}\cdot 8) = 4 - 4 = 0.
  • Para cada \mathrm{F}: V=7, N_{\text{não-lig}}=6ã (três pares), N_{\text{lig}}=2
\text{carga formal}(\mathrm{F}) = 7 - (6 + \tfrac{1}{2}\cdot 2) = 7 - 7 = 0.
Conclusão didática: todas as cargas formais são 0, então essa estrutura é muito estável eletronicamente.

Passo 8

Análise de estruturas alternativas e por que não aparecem aqui:
  • Poderíamos imaginar formar duplas \mathrm{Si}=\mathrm{F}. Isso daria ao \mathrm{Si} mais de 8 elétrons ao seu redor (por exemplo, uma dupla + três simples = 10 elétrons), violando a regra do octeto para \mathrm{Si}. O enunciado exige estruturas que satisfaçam o octeto, então essas alternativas são descartadas.
  • Além disso, a forma com quatro ligações simples tem cargas formais todas iguais a zero; qualquer alternativa que tentasse redistribuir elétrons geraria cargas formais maiores em módulo e/ou violaria o octeto.
  • Não há estruturas ressonantes relevantes: todas as ligações \mathrm{Si}-\mathrm{F} são equivalentes e não existe um arranjo com múltiplas ligações que respeite o octeto de todos.

Passo 9

Conclusão final (síntese para memorizar):
  • Existe uma única estrutura de Lewis que satisfaz a regra do octeto para \mathrm{SiF}_{4}: \mathrm{Si} no centro ligado por quatro ligações simples a quatro \mathrm{F}; cada \mathrm{F} tem três pares isolados. Todas as cargas formais são zero e não há ressonância. Isso é o que você deve desenhar na prova.

Resposta

\mathrm{Si} central ligado por 4 ligações simples a 4 átomos \mathrm{F}; cada \mathrm{F} possui 3 pares de elétrons não ligantes.

Exercícios relacionados