Questão 04. Forneça todas as estruturas de Lewis razoáveis para as moléculas e íons a seguir. Em caso de existir mais de uma estrutura de ressonância, indique a dominante. \mathrm{AlH}_{4}^{-}
Passo 1
O enunciado pede: “Forneça todas as estruturas de Lewis razoáveis para a molécula/íon \mathrm{AlH}_4^{-}. Em caso de existir mais de uma estrutura de ressonância, indique a dominante.”
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado: temos a espécie \mathrm{AlH}_4^{-} (íon tetra-hidruro de alumínio) e precisamos desenhar todas as estruturas de Lewis plausíveis e indicar, se houver, estruturas de ressonância e qual é a dominante. Nada mais foi dado.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência (passo obrigatório para qualquer estrutura de Lewis). Vou explicar a ideia: somamos os elétrons de valência de cada átomo e depois adicionamos ou subtraímos elétrons conforme a carga total do íon. Esses elétrons serão distribuídos em ligações e pares isolados.
Ou seja, temos \,8 elétrons de valência para distribuir.
Passo 3
Escolha do esqueleto (quem fica no centro). Regra prática: hidrogênio nunca é átomo central (só faz uma ligação). Assim, o alumínio (\mathrm{Al}) será o átomo central, ligado aos quatro hidrogênios. Essa escolha é praticamente obrigatória para \mathrm{AlH}_4^{-}.
Representação inicial (esqueleto):
\mathrm{H}-\mathrm{Al}-\mathrm{H}
com os outros dois \mathrm{H} completos ligados ao \mathrm{Al} formando um arranjo tetraédrico na vida real, mas para Lewis desenhamos \mathrm{Al} com quatro ligações simples a quatro \mathrm{H}.
Passo 4
Distribuição dos elétrons em ligações e pares isolados. Cada ligação simples usa 2 elétrons. Como temos quatro ligações Al–H:
\text{elétrons usados em ligações} = 4 \times 2 = 8.éçõ
Isso consome exatamente os \,8 elétrons de valência disponíveis. Portanto não sobra elétron para pares isolados; não há pares isolados em torno de \mathrm{Al} nem em \mathrm{H} além dos elétrons compartilhados nas ligações.
Passo 5
Verificação da regra do octeto/dueto e cálculo de cargas formais. Vou explicar a fórmula da carga formal porque é essencial para decidir se uma estrutura é razoável:
fórmula da carga formal:
\text{carga formal} = \text{(elétrons de valência do átomo isolado)} - \bigl(\text{elétrons não-ligantes}\bigr) - \tfrac{1}{2}\bigl(\text{elétrons em ligações}\bigr).éêáéãéçõ
Calculemos para \mathrm{Al}:
elétrons de valência de \mathrm{Al}: \,3.
elétrons não-ligantes em \mathrm{Al}: \,0 (nenhum par isolado).
elétrons em ligações ao redor de \mathrm{Al}: \,8 (4 ligações × 2 elétrons).
Logo
Somando as cargas formais: -1 + 4\times 0 = -1, que corresponde à carga total do íon \mathrm{AlH}_4^{-}. Tudo consistente.
Também verificamos o octeto/dueto: cada \mathrm{H} tem 2 elétrons na ligação (dueto satisfeito). O \mathrm{Al} tem 8 elétrons ao redor (4 ligações), então o octeto está satisfeito nessa representação. Apesar de \mathrm{Al} ser do terceiro período e poder expandir o octeto teoricamente, aqui não é necessário e a estrutura com 8 elétrons é perfeitamente razoável.
Passo 6
Discussão sobre ressonância e alternativas. Ressonância ocorre quando existem múltiplas maneiras equivalentes de distribuir pares de elétrons (p.ex. ligações duplas deslocando-se). No caso de \mathrm{AlH}_4^{-} todas as quatro ligações Al–H são equivalentes; não existe forma alternativa com ligações duplas ou pares isolados que preserve a conta de elétrons sem violar regras (por exemplo, um hidrogênio não pode ter mais de 2 elétrons). Portanto não há estruturas de ressonância alternativas razoáveis — existe uma única estrutura de Lewis dominante (simétrica) em que \mathrm{Al} está ligado a quatro \mathrm{H} por ligações simples e carrega a carga formal -1.
Breve comentário físico-químico (didático): formalmente a carga está em \mathrm{Al} por cálculo de cargas formais, mas na realidade a distribuição eletrônica é influenciada pelas eletronegatividades; hidrogênio é um pouco mais eletronegativo que alumínio, então as ligações têm polarização com hidrogênios ligeiramente negativos na prática. Isso não muda a estrutura de Lewis, apenas mostra que carga formal é uma aproximação útil, não a descrição exata da distribuição eletrônica.
Passo 7
Conclusão e resumo do procedimento (como aplicar na prova):
Conte elétrons de valência incluindo carga.
Coloque o átomo menos eletronegativo (não-H) no centro.
Faça ligações simples para cada H até usar os elétrons.
Verifique dueto/octeto e calcule cargas formais para garantir consistência.
No caso de \mathrm{AlH}_4^{-} o procedimento leva diretamente à estrutura com \mathrm{Al} central ligado a quatro \mathrm{H} por ligações simples, sem pares isolados, e com carga formal -1 localizada em \mathrm{Al}. Não há ressonância.
Resposta
Única estrutura razoável (dominante): átomo central \mathrm{Al} ligado por quatro ligações simples a quatro \mathrm{H} (sem pares isolados); cargas formais: \text{FC}(\mathrm{Al})=-1, \text{FC}(\mathrm{H})=0.