Represente as estruturas de Lewis de cada uma das seguintes moléculas ou íons. Identifique casos em que a regra do octeto não é obedecida; determine qual átomo em cada composto não obedece à regra do octeto; e determine quantos elétrons estão em torno dos seguintes átomos:
CO.

Passo 1

O que o enunciado pede (aplicado ao caso concreto \mathrm{CO}):
  • Representar a(s) estrutura(s) de Lewis para a molécula \mathrm{CO} (monóxido de carbono).
  • Indicar se a regra do octeto é obedecida; caso não seja, dizer qual átomo não obedece.
  • Determinar quantos elétrons estão em torno de cada átomo (carbono e oxigênio) na(s) estrutura(s).
Informações relevantes que vamos usar:
  • Número de elétrons de valência: \mathrm{C} tem \,4 elétrons; \mathrm{O} tem \,6 elétrons.
  • Total de elétrons de valência disponíveis em \mathrm{CO}: \,4+6=10 elétrons.

Passo 2

Breve revisão didática (o que vamos aplicar passo a passo):
  • Regra do octeto: átomos principais da segunda linha (C, N, O, F) tendem a formar ligações de modo que fiquem cercados por 8 elétrons (contando elétrons de ligação compartilhados).
  • Estruturas de Lewis: distribuir os elétrons de valência em pares (ligações e pares isolados) para dar conta do total e tentar satisfazer o octeto.
  • Cálculo de carga formal (útil para escolher a melhor estrutura): usar a fórmula
\text{carga formal} = V - (N_\text{não-ligantes} + N_\text{ligações}),ãçõ
onde V é o número de elétrons de valência do átomo isolado, N_\text{não-ligantes}ã é o número de elétrons não ligantes em volta do átomo (contados como elétrons, não pares) e N_\text{ligações}çõ é o número de ligações simples que o átomo participa (cada ligação conta como 1 nessa fórmula). Ex.: se um átomo tem um par isolado (2 elétrons) e participa de três ligações, então N_\text{não-ligantes}=2ã e N_\text{ligações}=3çõ.

Passo 3

Começamos montando a esqueleto: \mathrm{C}-\mathrm{O} (duas partículas, então só há uma ligação entre elas). Temos \,10 elétrons para distribuir.
Opção A — tentativa com ligação simples \mathrm{C}-\mathrm{O}:
  • Uma ligação simples usa 2 elétrons; restam 8 elétrons para pares isolados.
  • Distribuindo para completar pares: colocar dois pares em cada átomo (cada átomo recebe 4 elétrons não-ligantes). Assim: cada átomo tem 1 ligação + 2 pares isolados.
  • Contagem de elétrons em volta de cada átomo:
    • Carbono: N_\text{não-ligantes}=4ã elétrons + 1 ligação (equivale a 2 elétrons compartilhados) → ao contar pares para o octeto: 4+2=6 elétrons ao redor do C.
    • Oxigênio: 4+2=6 elétrons ao redor do O.
  • Resultado: carbono e oxigênio ficam com apenas \,6 elétrons cada — ambos violam o octeto (especificamente o carbono, que frequentemente tende a completar o octeto por formação de ligações adicionais).
  • Cargas formais (usando a fórmula):
    • Para \mathrm{C}: V=4, N_\text{não-ligantes}=4ã, N_\text{ligações}=1çõ \text{CF}_\mathrm{C}=4-(4+1)=-1.
    • Para \mathrm{O}: V=6, N_\text{não-ligantes}=4ã, N_\text{ligações}=1çõ \text{CF}_\mathrm{O}=6-(4+1)=+1.
  • Conclusão: estrutura com ligação simples deixa ambos com subocteto e tem cargas \mathrm{C}^{-} e \mathrm{O}^{+}, além de ser improvável como melhor estrutura porque átomos da segunda linha preferem octeto.

Passo 4

Opção B — tentativa com ligação dupla \mathrm{C}=\mathrm{O}:
  • Uma ligação dupla usa 4 elétrons; restam 6 elétrons para pares isolados.
  • Distribuição natural: colocar dois pares isolados em \mathrm{O} (4 elétrons) e um par isolado em \mathrm{C} (2 elétrons). Assim usamos 4+2=6 elétrons.
  • Contagem de elétrons:
    • Carbono: par isolado 2 + dupla ligação (4) → 2+4=6 elétrons ao redor do C (incompleto).
    • Oxigênio: par isolado 4 + dupla ligação (4) → 4+4=8 elétrons ao redor do O (octeto completo).
  • Cargas formais:
    • \mathrm{C}: V=4, N_\text{não-ligantes}=2ã, N_\text{ligações}=2çõ \text{CF}_\mathrm{C}=4-(2+2)=0.
    • \mathrm{O}: V=6, N_\text{não-ligantes}=4ã, N_\text{ligações}=2çõ \text{CF}_\mathrm{O}=6-(4+2)=0.
  • Conclusão: a ligação dupla dá cargas formais nulas (bom), mas deixa o carbono com apenas \,6 elétrons — sor uma violação do octeto para o carbono. Por isso essa estrutura é possível como representação parcial, mas não a melhor (química experimental e propriedades apontam para outra estrutura).

Passo 5

Opção C — ligação tripla \mathrm{C}\equiv\mathrm{O} (estrutura que satisfaz o octeto para ambos):
  • Ligação tripla usa 6 elétrons; restam 4 elétrons para pares isolados.
  • Distribuição natural: um par isolado em \mathrm{C} (2 elétrons) e um par isolado em \mathrm{O} (2 elétrons).
  • Contagem de elétrons ao redor de cada átomo:
    • Carbono: par isolado 2 + três ligações (6) → 2+6=8 elétrons ao redor do C (octeto satisfeito).
    • Oxigênio: par isolado 2 + três ligações (6) → 2+6=8 elétrons ao redor do O (octeto satisfeito).
  • Cargas formais:
    • \mathrm{C}: V=4, N_\text{não-ligantes}=2ã, N_\text{ligações}=3çõ \text{CF}_\mathrm{C}=4-(2+3)=-1.
    • \mathrm{O}: V=6, N_\text{não-ligantes}=2ã, N_\text{ligações}=3çõ \text{CF}_\mathrm{O}=6-(2+3)=+1.
  • Interpretação química: essa estrutura (tripla) é a representação de Lewis mais aceita para \mathrm{CO} porque:
    • Satisfeito o octeto para ambos os átomos;
    • Serve para explicar a ligação muito forte entre \mathrm{C} e \mathrm{O} (ligação de ordem próxima de 3),
    • As cargas formais aparecem ( \mathrm{C}^{-}, \mathrm{O}^{+}), o que concorda com o fato de que no monóxido de carbono o carbono é relativamente nucleofílico e frequentemente doa par de elétrons (por exemplo na coordenação a metais).
  • Existe também uma maneira equivalente de desenhar a ligação como uma ligação dativa ( \mathrm{C}\!\rightarrow\!\mathrm{O}) mais um par compartilhado, mas o resultado prático é o mesmo: C com carga formal negativa e O com positiva, ambos com octeto completo.

Passo 6

Resumo prático — como desenhar no papel e o que anotar:
  • Desenho recomendado (Lewis padrão):
:\!\mathrm{C}\equiv\mathrm{O}\!:
com indicação de cargas formais
\mathrm{C}^{-}\equiv\mathrm{O}^{+}.
  • Alternativa que aparece em livros (ligação dativa): mostrar um par no carbono apontando para o oxigênio, mas o contéudo eletrônico é o já exposto.

Resposta

Estrutura de Lewis preferida: :\!\mathrm{C}\equiv\mathrm{O}\!: com \mathrm{C}^{-} e \mathrm{O}^{+}.
A regra do octeto é obedecida (em ambas as átomos) na estrutura com ligação tripla.
Quantidade de elétrons em volta de \mathrm{C}: 8.
Quantidade de elétrons em volta de \mathrm{O}: 8.