Sabendo que, nos ácidos oxigenados (fórmula-base: HxEOy ), os átomos de H ionizáveis estão ligados a átomos de O , formando grupos - OH e que todos os átomos de O estão ligados ao átomo de E , escreva as fórmulas estruturais dos ácidos a seguir:
d)
;
d)
Passo 1
O enunciado pede que você escreva a fórmula estrutural do ácido dado. Informações importantes que o enunciado fornece (vou listar tudo explicitamente):
- A fórmula do ácido é
. - Foi afirmado que, em ácidos oxigenados da forma
: - Os átomos de
ionizáveis estão ligados a átomos de , formando grupos . - Todos os átomos de
estão ligados ao átomo central .
- Os átomos de
- Pergunta: escrever a(s) fórmula(s) estrutural(is) do ácido
.
Passo 2
Identificar os componentes da fórmula usando a forma geral
:
- Aqui
(cloro). - O número de hidrogênios ionizáveis é
(porque há um na fórmula ). - O número de oxigênios é
.
Conclusão prática: teremos o átomo centralligado a 4 átomos de , e exatamente um desses oxigênios carregará o hidrogênio formando um grupo .
Passo 3
Montando o esqueleto da molécula (sem ainda decidir ligações duplas ou simples):
- Coloca-se
no centro. - Liga-se quatro átomos
ao : isso atende à condição "todos os ligados ao ". - Como
, um dos quatro oxigênios deve portar o hidrogênio: esse oxigênio será o grupo .
Então o esqueleto é:ligado a quatro , com um desses sendo .
Passo 4
Agora precisamos decidir quantas ligações duplas
formar para que a estrutura seja razoável (satisfazer exigências eletrônicas e minimizar cargas formais).
- Regra prática para oxigênio: costuma cumprir o octeto e prefere ter 8 elétrons ao redor (normalmente tem 2 pares de elétrons não ligantes quando faz dupla ligação, ou 3 pares se for ligado só por uma ligação simples).
- Cloro (
) é um elemento do terceiro período; pode expandir o octeto (aceitar mais de 8 elétrons) — isso permite que forme ligações duplas com oxigênios sem violar regras de valência para átomos de terceira linha.
Vamos testar duas distribuições e calcular cargas formais para ver qual é preferível.
Passo 5
Caso hipotético A: todas as ligações
forem simples e um oxigênio tenha o hidrogênio (ou seja,
com quatro ligações simples).
- Para
: valência = elétrons; não teria pares não ligantes (assumindo só ligações simples) e participaria de 4 ligações simples elétrons de ligação totais = . Metade = . Formalmente, carga formal . - Para cada oxigênio ligado apenas por uma ligação simples e sem H: valência
, pares não ligantes elétrons, ligações (2 elétrons), metade = . Carga formal = . - Para o oxigênio que é
: valência , pares não ligantes elétrons, ligações 2 (Cl–O e O–H) → elétrons de ligação = 4, metade = 2. Carga formal = .
Somando:teria , três oxigênios teriam cada (total ), o é . A soma é zero (como esperado), mas ter com carga e três oxigênios com é estruturalmente desfavorável (muitas cargas separadas). Podemos fazer melhor formando ligações duplas.
Passo 6
Melhor distribuição: transformar três das
em ligações duplas, deixando um oxigênio como
(ligação simples ao H).
- Considere
ligado a três oxigênios por ligações duplas e a um oxigênio por ligação simples que, por sua vez, está ligado ao H.
Calcular cargas formais nessa configuração: - Para
: valência . Não há pares não ligantes no (na representação de Lewis típica), e os elétrons de ligação totais são: três duplas elétrons + uma simples elétrons → total . Metade . Carga formal do : . - Para cada oxigênio com dupla ligação
: valência ; pares não ligantes elétrons (duas pares); ligações = 1 dupla (4 elétrons), metade = 2; carga formal = . - Para o oxigênio do grupo
: valência ; pares não ligantes elétrons; ligações: Cl–O e O–H = 2 ligações (4 elétrons), metade = 2; carga formal = .
Resultado: todas as cargas formais ficam zero, o que é preferível. A distribuição com três ligações duplas e umé a representação de Lewis mais adequada energeticamente (e compatível com o fato de poder expandir o octeto).
Passo 7
Interpretação e observações finais (como resolver isso na prova, passo a passo):
- Identifique
e da fórmula para saber quantos existem (aqui → um ). - Coloque o átomo central (
) e ligue todos os a ele. - Faça ligações duplas
quantas forem necessárias para minimizar cargas formais e deixar oxigênios com octeto completo. Para halogênios do 3º período (S, P, Cl, etc.) é permitido expandir o octeto. - Verifique cargas formais: se ficar tudo próximo de zero, é boa estrutura de Lewis.
Aplicando isso aqui, a estrutura final temcentral ligado a quatro oxigênios, sendo três desses ligados por dupla ligação e o quarto formando o grupo . Essa é a estrutura do ácido perclórico.