Considere a estrutura de Lewis do oxiânion XO4 ^ n- na qual cada átomo de oxigênio tem carga formal -1 , e X é um elemento do terceiro período. Ao alterar a carga total n de -1 para -2 e então para -3, obtêm-se três íons diferentes. Em cada caso:
Represente uma estrutura de Lewis na qual a carga formal de X seja igual à zero.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado pede para a gente representar a estrutura de Lewis do oxiânion XO4^n- para três cargas diferentes: n = -1, n = -2 e n = -3. A estrutura deve ser tal que o átomo central X, que está no terceiro período da tabela periódica, tenha carga formal igual a zero em cada caso.
Para isso, vamos precisar entender alguns conceitos básicos:
  • Estrutura de Lewis: Representação dos átomos e das ligações em uma molécula usando pontos para os elétrons de valência.
  • Carga Formal: Cálculo que nos ajuda a determinar a distribuição de elétrons em uma molécula.
  • Regras para Desenhar Estruturas de Lewis: Como contar elétrons de valência, distribuir os pares de elétrons, etc.
Vamos passo a passo construir a estrutura para cada carga.

Passo 2

Primeiro, precisamos descobrir quantos elétrons de valência cada átomo traz:
  • O átomo X está no terceiro período, então ele pertence ao grupo 13 da tabela periódica e tem 3 elétrons de valência.
  • Cada átomo de oxigênio ( O) tem 6 elétrons de valência.
Como temos 4 átomos de oxigênio, o total de elétrons de valência trazidos pelos oxigênios é 4 times 6 = 24 elétrons.

Passo 3

Agora, vamos calcular o total de elétrons disponíveis para a estrutura de Lewis para cada valor de n:
  • Para n = -1: A carga total é -1, então adicionamos 1 elétron: 3 (X) + 24 (O) + 1 = 28 elétrons.
  • Para n = -2: A carga total é -2, então adicionamos 2 elétrons: 3 + 24 + 2 = 29 elétrons.
  • Para n = -3: A carga total é -3, então adicionamos 3 elétrons: 3 + 24 + 3 = 30 elétrons.

Passo 4

Em seguida, vamos distribuir os elétrons:
  1. Ligação: Ligamos o átomo X aos 4 átomos de oxigênio com ligações simples inicialmente.
  2. Distribuição dos elétrons restantes: Após as ligações, subtraímos os elétrons usados nas ligações do total e distribuímos os elétrons restantes como pares não ligantes nos átomos de oxigênio.

Passo 5

Agora, vamos calcular as cargas formais para garantir que o átomo X tenha carga formal zero em cada caso:
A fórmula da carga formal é:
Carga Formal = E<=ctrons de Valência - ( E<=ctrons Ligados2 + E<=ctrons Não Ligados ) êã
Queremos que Carga Formal de X = 0.

Passo 6

Vamos desenhar a estrutura para cada carga total:

Para n = -1 (Carga total -1):

  • Total de elétrons: 28
  • Ligação: 4 ligações simples ( 4 times 2 = 8 elétrons)
  • Elétrons restantes: 28 - 8 = 20
  • Distribuímos os 20 elétrons restantes nos oxigênios: cada oxigênio recebe 5 pares de elétrons (10 elétrons por oxigênio), mas precisamos ajustar para que a carga formal de X seja zero.

Para n = -2 (Carga total -2):

  • Total de elétrons: 29
  • Ligação: 4 ligações simples ( 8 elétrons)
  • Elétrons restantes: 29 - 8 = 21
  • Distribuímos os 21 elétrons nos oxigênios, ajustando para que X tenha carga formal zero.

Para n = -3 (Carga total -3):

  • Total de elétrons: 30
  • Ligação: 4 ligações simples ( 8 elétrons)
  • Elétrons restantes: 30 - 8 = 22
  • Distribuímos os 22 elétrons nos oxigênios, ajustando para que X tenha carga formal zero.

Passo 7

Finalmente, ajustamos as ligações e os elétrons não ligantes para que o átomo X não tenha carga formal, possivelmente formando ligações duplas com alguns oxigênios para distribuir melhor os elétrons.

Resposta

Aqui estão as estruturas de Lewis para cada carga com o átomo X sem carga formal:
  1. Carga total n = -1:
    XO4^-
    • X ligado a 4 O com ligações duplas em um dos O para ajustar a carga.
  2. Carga total n = -2:
    XO4^2-
    • X ligado a 4 O, com duas ligações duplas para distribuir as cargas negativas.
  3. Carga total n = -3:
    XO4^3-
    • X ligado a 4 O, com três ligações duplas para equilibrar as cargas negativas.
Cada estrutura garante que o átomo central X tenha carga formal igual a zero.

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