Desenhe a estrutura de Lewis para o íon
(perclorato) e
e calcule a carga formal de cada átomo. Com base nas cargas formais, explique por que estes íons são estáveis, apesar de conter oxigênios eletronegativos ligados ao átomo central.
Desenhe a estrutura de Lewis para o íon
(nitrato) e calcule as cargas formais de cada átomo. Explique como a distribuição de carga formal influencia a presença de estruturas de ressonância na molécula.
Desenhe a estrutura de Lewis para o íon
Passo 1
Beleza, vamos resolver esses exercícios sobre estruturas de Lewis e cargas formais! A gente vai desenhar as estruturas de Lewis para os íons
(perclorato),
(sulfato) e
(nitrato). Depois, vamos calcular as cargas formais de cada átomo e entender por que esses íons são estáveis, além de ver como a distribuição de cargas influencia as estruturas de ressonância.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre a estrutura de Lewis. Essa estrutura mostra como os elétrons de valência estão distribuídos entre os átomos em uma molécula ou íon. É essencial para entender a forma da molécula e sua estabilidade.
Passo 3
Vamos começar com o íon
(perclorato).
Passo 3.1: Contagem de elétrons de valência
- Cloro (Cl) tem 7 elétrons de valência.
- Oxigênio (O) tem 6 elétrons de valência cada.
- Como são 4 oxigênios, temos
elétrons de valência. - Tem uma carga negativa, então adicionamos 1 elétron extra.
- Total de elétrons de valência:
elétrons.
Passo 3.2: Desenho da estrutura de Lewis
- Cloro no centro, ligado aos 4 oxigênios.
- Inicialmente, ligamos cada oxigênio com uma ligação simples ao cloro.
- No total, usamos
elétrons nas ligações. - Sobraram
elétrons para distribuir como pares de elétrons ao redor dos átomos.
Passo 3.3: Distribuição dos pares de elétrons
- Colocamos 6 elétrons (3 pares) em cada oxigênio para completar o octeto.
- Isso usa
elétrons, agora todos distribuídos.
Passo 3.4: Verificação da regra do octeto
- Cloro inicialmente tem 8 elétrons (4 ligações simples).
- Cada oxigênio também tem 8 elétrons (2 do Cl-O e 6 dos pares).
Passo 3.5: Ajuste para formalizar a estrutura
- Para reduzir a carga formal, o cloro pode formar ligações duplas com alguns oxigênios.
- Vamos transformar uma ligação simples em dupla:
- Agora, o cloro tem 3 ligações simples e 1 dupla.
- Cada oxigênio com ligação dupla tem menos pares de elétrons.
Passo 4
Agora, vamos calcular as cargas formais para cada átomo no
.
Fórmula da Carga Formal:
Cloro:
- Elétrons de valência: 7
- Elétrons não ligados: 0
- Elétrons ligados: 8 (4 ligações)
- Carga formal:
Oxigênios com ligações simples:
- Elétrons de valência: 6
- Elétrons não ligados: 6
- Elétrons ligados: 2
- Carga formal:
Oxigênios com ligação dupla:
- Elétrons de valência: 6
- Elétrons não ligados: 4
- Elétrons ligados: 4
- Carga formal:
Passo 5
A carga formal total deve ser igual à carga do íon:
Mas como a carga do íon é
Passo 6
Passando para o íon
(sulfato).
Passo 6.1: Contagem de elétrons de valência
- Enxofre (S) tem 6 elétrons de valência.
- Oxigênio (O) tem 6 elétrons de valência cada.
- São 4 oxigênios:
elétrons. - Carga negativa de
: adicionamos 2 elétrons. - Total de elétrons de valência:
elétrons.
Passo 6.2: Desenho da estrutura de Lewis
- Enxofre no centro, ligado aos 4 oxigênios com ligações simples inicialmente.
- Usamos
elétrons nas ligações. - Sobraram
elétrons para distribuir.
Passo 6.3: Distribuição dos pares de elétrons
- Cada oxigênio recebe 6 elétrons (3 pares) para completar o octeto.
- Todos os elétrons de valência estão distribuídos.
Passo 6.4: Ajuste para formalizar a estrutura
- Assim como no perclorato, o enxofre pode formar ligações duplas para reduzir cargas formais.
- Convertendo algumas ligações simples em duplas, equilibramos as cargas.
Passo 7
Vamos calcular as cargas formais para cada átomo no
.
Enxofre:
- Elétrons de valência: 6
- Elétrons não ligados: 0
- Elétrons ligados: 8 (4 ligações duplas)
- Carga formal:
Oxigênios com ligações duplas:
- Elétrons de valência: 6
- Elétrons não ligados: 4
- Elétrons ligados: 4
- Carga formal:
Oxigênios com ligações simples:
- Elétrons de valência: 6
- Elétrons não ligados: 6
- Elétrons ligados: 2
- Carga formal:
Passo 8
A carga formal total no
deve ser
:
Para ajustar isso à carga do íon, distribuímos as ligações duplas de forma que duas ligações simples sejam convertidas em duplas, equilibrando as cargas e estabilizando o íon.
Passo 9
Agora, vamos para o íon
(nitrato).
Passo 9.1: Contagem de elétrons de valência
- Nitrogênio (N) tem 5 elétrons de valência.
- Oxigênio (O) tem 6 elétrons de valência cada.
- São 3 oxigênios:
elétrons. - Carga negativa de
: adicionamos 1 elétron. - Total de elétrons de valência:
elétrons.
Passo 10
Passo 10.1: Desenho da estrutura de Lewis
- Nitrogênio no centro, ligado aos 3 oxigênios com ligações simples inicialmente.
- Usamos
elétrons nas ligações. - Sobraram
elétrons para distribuir.
Passo 10.2: Distribuição dos pares de elétrons
- Cada oxigênio recebe 6 elétrons (3 pares) para completar o octeto.
- Todos os elétrons de valência estão distribuídos.
Passo 10.3: Ajuste para formalizar a estrutura
- Para reduzir cargas formais, transformamos algumas ligações simples em duplas.
- Dessa forma, melhoramos a distribuição das cargas.
Passo 11
Calculando as cargas formais para cada átomo no
.
Nitrogênio:
- Elétrons de valência: 5
- Elétrons não ligados: 0
- Elétrons ligados: 6 (3 ligações duplas)
- Carga formal:
Oxigênios com ligações duplas:
- Elétrons de valência: 6
- Elétrons não ligados: 4
- Elétrons ligados: 4
- Carga formal:
Oxigênios com ligações simples:
- Elétrons de valência: 6
- Elétrons não ligados: 6
- Elétrons ligados: 2
- Carga formal:
Passo 12
A carga formal total deve ser
:
Para equilibrar as cargas, usamos estruturas de ressonância, alternando as ligações duplas entre os oxigênios. Isso distribui a carga negativa de forma mais uniforme, estabilizando a molécula.
Resposta
Desenhamos as estruturas de Lewis para os íons
,
e
, calculamos as cargas formais de cada átomo e observamos que a distribuição equilibrada das cargas, juntamente com a formação de ligações múltiplas e estruturas de ressonância, contribuem para a estabilidade desses íons, mesmo com oxigênios altamente eletronegativos ligados ao átomo central.
Exercícios relacionados
Considere a configuração eletrônica dos níveis mais energéticos dos seguintes elementos:
I)
II)
III)
IV)
Com base nestes dados responda:
a) Quais apresentam números atômicos ímpares?
b) Quais se situam no mesmo período?
c) Quais são considerados representativos? Indique o período e o grupo em que se situam na tabela periódica.
d) Quais são considerados metais de transição?
I)
II)
III)
IV)
Com base nestes dados responda:
a) Quais apresentam números atômicos ímpares?
b) Quais se situam no mesmo período?
c) Quais são considerados representativos? Indique o período e o grupo em que se situam na tabela periódica.
d) Quais são considerados metais de transição?
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, sódio
e cloro
. Classifique as ligações químicas nas seguintes moléculas:
e
, e justifique sua resposta com base na eletronegatividade dos elementos envolvidos.
Qual a estrutura do produto principal obtido na reação da ciclohexanona com
? Apresente a síntese desse produto no menor número de etapas possível e indique todos os reagentes e condições empregadas.
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