Represente a estrutura de Lewis das espécies abaixo (mostre as ligações e os pares de elétrons livres, quando houver) e prediga a geometria molecular.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: representar a estrutura de Lewis da espécie e predizer a geometria molecular. As informações dadas pelo enunciado são apenas a fórmula da espécie:
. Portanto temos
átomo de carbono e
átomos de flúor na mesma molécula.
Passo 2
Contagem do total de elétrons de valência (começar por aí é obrigatório para a estrutura de Lewis).
- Carbono tem
elétrons de valência. - Cada flúor tem
elétrons de valência e são flúors.
Cálculo:
Logo, temos
elétrons de valência para distribuir.
Passo 3
Escolha do átomo central e primeiro esqueleto da molécula.
- Regra prática: o átomo menos eletronegativo (entre os diferentes) costuma ser o central. Entre C e F, o carbono é menos eletronegativo, então o carbono fica no centro.
- Montamos o esqueleto colocando C no centro ligado aos quatro F por ligações simples:
com os outros dois
acima/abaixo (ou ao redor) do C — isto é, C ligado a quatro F.
Passo 4
Colocar ligações simples e subtrair os elétrons usados por essas ligações.
- Cada ligação simples usa
elétrons. - Tem-se
ligações C–F, portanto elétrons usados:
- Subtraindo do total:
Passo 5
Distribuir os elétrons restantes como pares isolados (lone pairs), começando pelos átomos mais eletronegativos (aqui os flúors) para completar octetos.
- Cada flúor precisa completar um octeto (total
elétrons) e já tem ligação (2 elétrons) com o carbono, portanto precisa de mais elétrons em pares isolados, ou seja, pares isolados por átomo de F. - Para os
flúors precisamos de:
que é exatamente o que restou. Então colocamos em cada F três pares isolados.
Agora todos os
elétrons restantes foram usados preenchendo os pares isolados dos flúors.
Passo 6
Verificar o octeto do carbono e pares isolados no carbono.
- O carbono no centro está ligado a
flúors por ligações simples; cada ligação conta com elétrons compartilhados, então o carbono “vê” elétrons ao seu redor (quatro pares de ligação) — octeto satisfeito. - Não sobrou elétron para colocar par isolado no carbono, então o carbono não tem pares não ligantes.
Passo 7
Cálculo das cargas formais para confirmar que a configuração é razoável (importante na prova; vou mostrar a fórmula e aplicar).
Fórmula da carga formal de um átomo:
- Para cada flúor: valência
, não ligantes (três pares), elétrons de ligação .
- Para o carbono: valência
, não ligantes , elétrons de ligação (quatro ligações).
Todas cargas formais são zero — estrutura ótima.
Passo 8
Representação final da estrutura de Lewis (mostrando ligações e pares isolados).
Um modo claro de escrever a estrutura (cada
com três pares isolados) é, por exemplo:
Nesse desenho cada traço
representa uma ligação simples C–F (2 elétrons) e cada conjunto de dois pontos em volta de
representa os pares isolados (cada
tem três pares isolados).
Passo 9
Predição da geometria molecular (a parte conceitual importante — explico o porquê).
- Pelo modelo VSEPR (explicação curta e prática): pares de elétrons (ligantes ou não ligantes) ao redor do átomo central se repelem; a molécula arranja os domínios eletrônicos para minimizar repulsão.
- Aqui o carbono tem
domínios eletrônicos ao seu redor (cada ligação C–F conta como um domínio). Não há pares isolados no átomo central. - A disposição que minimiza repulsão para quatro domínios é a geometria tetraédrica, com ângulos ideais aproximados de
.
Exemplo parecido que provavelmente você já viu:
tem a mesma contagem de domínios e também é tetraédrico.
Resposta
Estrutura de Lewis: carbono central ligado a quatro átomos de flúor por ligações simples; cada flúor possui três pares de elétrons isolados (pares não ligantes) e o carbono não tem pares isolados.
Geometria molecular: tetraédrica, com ângulo
.