Questão 6. Descreva a molécula de trioxigênio (ozônio) através de uma estrutura de Lewis e as ligações presentes nesta molécula através da Teoria da Ligação de Valência (TLV).
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (1) representar a molécula de trioxigênio (ozônio) por sua estrutura de Lewis e (2) descrever as ligações segundo a Teoria da Ligação de Valência (TLV). Vamos precisar contar elétrons de valência, montar a estrutura pontilhada e depois usar conceitos de híbridos, sobreposição de orbitais
e
e ressonância.
Passo 2
Primeiro, a estrutura de Lewis. Cada átomo de oxigênio tem 6 elétrons de valência, totalizando
elétrons. O esqueleto é O–O–O, pois o oxigênio central faz duas ligações. Distribuímos então os 18 elétrons assim:
- Colocamos duas ligações simples (4 elétrons) para ligar O–O–O.
- Sobra
elétrons não ligantes. - Preenchemos os octetos começando pelos átomos terminais: cada terminal recebe 6 elétrons não ligantes (
pares), consumindo . - Restam
elétrons, que formam um par não ligante no oxigênio central.
Nesse ponto, o oxigênio central tem apenas 6 elétrons (2 da ligação esquerda, 2 da ligação direita e 2 do par isolado), então transformamos uma das ligações simples em dupla, usando um par isolado de um terminal. Ficamos com uma ligação dupla e uma simples.
Passo 3
Agora calculamos as cargas formais e apontamos as duas estruturas de ressonância:
Estrutura A:
Estrutura A:
Estrutura B:
Em cada ressonância, um átomo central carrega carga formal
, um terminal carrega
e o outro terminal fica neutro. A verdadeira estrutura é a soma dessas duas formas, com ligações equivalentes de ordem intermediária entre simples e dupla.
Passo 4
Pela TLV, cada átomo de oxigênio na molécula se hibrida em
para acomodar três regiões de densidade eletrônica (duas ligações e um par isolado). O vínculo
entre centrais e terminais surge da sobreposição de orbitais
. O orbital
não hibridizado em cada átomo participa na formação do sistema
delocalizado: esses orbitais
paralelos se sobrepõem lateralmente ao longo de O–O–O, distribuindo os elétrons
por toda a molécula. Por isso ambas as ligações têm caráter parcial duplo e o ângulo é próximo de
.
Resposta
A molécula de ozônio é descrita por duas estruturas de ressonância de Lewis, cada uma com uma ligação dupla e uma simples, cargas formais
no átomo central e
num terminal. Na TLV, cada átomo está hibridado
, formando ligações
por sobreposição
e um sistema
conjugado pelo paralelismo dos orbitais
, resultando em ligações equivalentes intermediárias entre simples e dupla.