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.
CO.
Passo 1
O que o enunciado pede (aplicado ao caso concreto
):
- Representar a(s) estrutura(s) de Lewis para a molécula
(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:
tem elétrons; tem elétrons. - Total de elétrons de valência disponíveis em
: 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
onde
é o número de elétrons de valência do átomo isolado,
é o número de elétrons não ligantes em volta do átomo (contados como elétrons, não pares) e
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
e
.
Passo 3
Começamos montando a esqueleto:
(duas partículas, então só há uma ligação entre elas). Temos
elétrons para distribuir.
Opção A — tentativa com ligação simples
:
- Uma ligação simples usa
elétrons; restam elétrons para pares isolados. - Distribuindo para completar pares: colocar dois pares em cada átomo (cada átomo recebe
elétrons não-ligantes). Assim: cada átomo tem 1 ligação + 2 pares isolados. - Contagem de elétrons em volta de cada átomo:
- Carbono:
elétrons + 1 ligação (equivale a 2 elétrons compartilhados) → ao contar pares para o octeto: elétrons ao redor do C. - Oxigênio:
elétrons ao redor do O.
- Carbono:
- Resultado: carbono e oxigênio ficam com apenas
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
: , , → . - Para
: , , → .
- Para
- Conclusão: estrutura com ligação simples deixa ambos com subocteto e tem cargas
e , além de ser improvável como melhor estrutura porque átomos da segunda linha preferem octeto.
Passo 4
Opção B — tentativa com ligação dupla
:
- Uma ligação dupla usa
elétrons; restam elétrons para pares isolados. - Distribuição natural: colocar dois pares isolados em
(4 elétrons) e um par isolado em (2 elétrons). Assim usamos elétrons. - Contagem de elétrons:
- Carbono: par isolado
+ dupla ligação (4) → elétrons ao redor do C (incompleto). - Oxigênio: par isolado
+ dupla ligação (4) → elétrons ao redor do O (octeto completo).
- Carbono: par isolado
- Cargas formais:
-
: , , → . -
: , , → .
-
- Conclusão: a ligação dupla dá cargas formais nulas (bom), mas deixa o carbono com apenas
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
(estrutura que satisfaz o octeto para ambos):
- Ligação tripla usa
elétrons; restam elétrons para pares isolados. - Distribuição natural: um par isolado em
(2 elétrons) e um par isolado em (2 elétrons). - Contagem de elétrons ao redor de cada átomo:
- Carbono: par isolado
+ três ligações (6) → elétrons ao redor do C (octeto satisfeito). - Oxigênio: par isolado
+ três ligações (6) → elétrons ao redor do O (octeto satisfeito).
- Carbono: par isolado
- Cargas formais:
-
: , , → . -
: , , → .
-
- Interpretação química: essa estrutura (tripla) é a representação de Lewis mais aceita para
porque: - Satisfeito o octeto para ambos os átomos;
- Serve para explicar a ligação muito forte entre
e (ligação de ordem próxima de 3), - As cargas formais aparecem (
, ), 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 (
) 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):
com indicação de cargas formais
- 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:
com
e
.
A regra do octeto é obedecida (em ambas as átomos) na estrutura com ligação tripla.
Quantidade de elétrons em volta de :
.
Quantidade de elétrons em volta de :
.
A regra do octeto é obedecida (em ambas as átomos) na estrutura com ligação tripla.
Quantidade de elétrons em volta de
Quantidade de elétrons em volta de