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 \sigma e \pi e ressonância.

Passo 2

Primeiro, a estrutura de Lewis. Cada átomo de oxigênio tem 6 elétrons de valência, totalizando
3 \times 6 = 18
elétrons. O esqueleto é O–O–O, pois o oxigênio central faz duas ligações. Distribuímos então os 18 elétrons assim:
  1. Colocamos duas ligações simples (4 elétrons) para ligar O–O–O.
  2. Sobra 18 - 4 = 14 elétrons não ligantes.
  3. Preenchemos os octetos começando pelos átomos terminais: cada terminal recebe 6 elétrons não ligantes ( 3 pares), consumindo 2 \times 6 = 12.
  4. Restam 14 - 12 = 2 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:
\overset{0}{\mathrm{O}} = \mathrm{O}^{+} - \mathrm{O}^{-}
Estrutura B:
\mathrm{O}^{-} - \mathrm{O}^{+} = \overset{0}{\mathrm{O}}
Em cada ressonância, um átomo central carrega carga formal +1, um terminal carrega -1 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 sp^2 para acomodar três regiões de densidade eletrônica (duas ligações e um par isolado). O vínculo \sigma entre centrais e terminais surge da sobreposição de orbitais sp^2\!-\!sp^2. O orbital p não hibridizado em cada átomo participa na formação do sistema \pi delocalizado: esses orbitais p paralelos se sobrepõem lateralmente ao longo de O–O–O, distribuindo os elétrons \pi por toda a molécula. Por isso ambas as ligações têm caráter parcial duplo e o ângulo é próximo de 117^\circ.

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 +1 no átomo central e -1 num terminal. Na TLV, cada átomo está hibridado sp^2, formando ligações \sigma por sobreposição sp^2\!-\!sp^2 e um sistema \pi conjugado pelo paralelismo dos orbitais p, resultando em ligações equivalentes intermediárias entre simples e dupla.

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