Determine a carga formal de todos os elementos que compõem as seguintes moléculas e íons
f.
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Passo 1
Beleza, vamos lá! Você me pediu para determinar a carga formal de cada elemento na molécula de
, que é o ácido fosfórico. Isso envolve entender conceitos como carga formal, estruturas de Lewis e distribuição de elétrons nos átomos. Vamos precisar saber quantos elétrons cada átomo tem na camada de valência e como eles estão ligados na molécula. Vamos destrinchar isso passo a passo!
Passo 2
Primeiro, vamos identificar o número de elétrons de valência que cada átomo traz. A valência é a capacidade de um átomo de formar ligações, baseada no número de elétrons na sua camada mais externa.
- Hidrogênio (H): Cada átomo de H tem 1 elétron de valência.
- Fósforo §: O fósforo tem 5 elétrons de valência.
- Oxigênio (O): Cada átomo de O tem 6 elétrons de valência.
Como temos 3 hidrogênios e 4 oxigênios, vamos calcular o total:
- H:
elétrons - P:
elétrons - O:
elétrons
Total de elétrons de valência na molécula:
elétrons.
Passo 3
Agora, precisamos desenhar a estrutura de Lewis para
. A estrutura de Lewis nos ajuda a visualizar como os elétrons estão distribuídos entre os átomos.
- Átomo central: Geralmente, o átomo com mais elétrons de valência é o central. Aqui, é o fósforo §.
- Ligação com o hidrogênio: Cada hidrogênio forma uma ligação simples (um par de elétrons compartilhado) com o fósforo.
- Ligação com o oxigênio: O fósforo vai se ligar aos oxigênios, mas precisamos distribuir os elétrons de forma que todos os átomos, especialmente os oxigênios, completem suas camadas de valência.
Depois de distribuir os elétrons, a estrutura básica fica assim:
O
|
H - O - P - O - H
|
O - H
Alguns dos oxígenos têm ligações duplas com o fósforo para completar os elétrons necessários.
Passo 4
Vamos agora calcular a carga formal de cada átomo. A carga formal é uma maneira de verificar se a distribuição de elétrons na estrutura de Lewis está correta. A fórmula para calcular a carga formal é:
Vamos aplicar isso a cada tipo de átomo na molécula.
-
Fósforo §:
- Elétrons de valência: 5
- Elétrons não compartilhados: 0 (pois todas as ligações são compartilhadas)
- Elétrons compartilhados: 8 (ligação com 4 oxígenos: 2 elétrons cada)
-
Oxigênios com ligações duplas:
- Elétrons de valência: 6
- Elétrons não compartilhados: 4
- Elétrons compartilhados: 4
-
Oxigênios com ligações simples (ligados a hidrogênios):
- Elétrons de valência: 6
- Elétrons não compartilhados: 6
- Elétrons compartilhados: 2
-
Hidrogênios (H):
- Elétrons de valência: 1
- Elétrons não compartilhados: 0
- Elétrons compartilhados: 2
Resposta
As cargas formais na molécula de
são:
- Fósforo §: +1
- Oxigênios com ligações duplas: 0
- Oxigênios com ligações simples: -1 cada
- Hidrogênios (H): 0