Considere a estrutura de Lewis do oxiânion
na qual cada átomo de oxigênio tem carga formal -1 , e
é um elemento do terceiro período. Ao alterar a carga total
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
seja igual à zero.
Represente uma estrutura de Lewis na qual a carga formal de
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado pede para a gente representar a estrutura de Lewis do oxiânion
para três cargas diferentes:
,
e
. A estrutura deve ser tal que o átomo central
, 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
está no terceiro período, então ele pertence ao grupo 13 da tabela periódica e tem 3 elétrons de valência. - Cada átomo de oxigênio (
) tem 6 elétrons de valência.
Como temos 4 átomos de oxigênio, o total de elétrons de valência trazidos pelos oxigênios é
elétrons.
Passo 3
Agora, vamos calcular o total de elétrons disponíveis para a estrutura de Lewis para cada valor de
:
- Para
: A carga total é , então adicionamos 1 elétron: elétrons. - Para
: A carga total é , então adicionamos 2 elétrons: elétrons. - Para
: A carga total é , então adicionamos 3 elétrons: elétrons.
Passo 4
Em seguida, vamos distribuir os elétrons:
- Ligação: Ligamos o átomo
aos 4 átomos de oxigênio com ligações simples inicialmente. - 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
tenha carga formal zero em cada caso:
A fórmula da carga formal é:
Queremos que
.
Passo 6
Vamos desenhar a estrutura para cada carga total:
Para
(Carga total -1):
- Total de elétrons: 28
- Ligação: 4 ligações simples (
elétrons) - Elétrons restantes:
- 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
seja zero.
Para
(Carga total -2):
- Total de elétrons: 29
- Ligação: 4 ligações simples (
elétrons) - Elétrons restantes:
- Distribuímos os 21 elétrons nos oxigênios, ajustando para que
tenha carga formal zero.
Para
(Carga total -3):
- Total de elétrons: 30
- Ligação: 4 ligações simples (
elétrons) - Elétrons restantes:
- Distribuímos os 22 elétrons nos oxigênios, ajustando para que
tenha carga formal zero.
Passo 7
Finalmente, ajustamos as ligações e os elétrons não ligantes para que o átomo
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
sem carga formal:
-
Carga total
: -
ligado a 4 O com ligações duplas em um dos O para ajustar a carga.
-
-
Carga total
: -
ligado a 4 O, com duas ligações duplas para distribuir as cargas negativas.
-
-
Carga total
: -
ligado a 4 O, com três ligações duplas para equilibrar as cargas negativas.
-
Cada estrutura garante que o átomo central
tenha carga formal igual a zero.