Escreva as estruturas de Lewis que contribuem para a estrutura de ressonância da molécula de
. Explique o fato de os dados experimentais mostrarem que os dois comprimentos de ligação são iguais.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre as estruturas de Lewis da molécula de óxido de carbono (
), também conhecida como ozônio. O assunto aqui é estrutura de Lewis e ressonância. A gente vai precisar entender como desenhar as estruturas de Lewis para o ozônio e como a ressonância explica por que os dois comprimentos das ligações na molécula são iguais.
Passo 2
Primeiro, vamos desenhar a estrutura de Lewis para
. O ozônio tem 3 átomos de oxigênio. Cada oxigênio tem 6 elétrons de valência. Então, no total, temos
elétrons de valência para distribuir.
Passo 3
Vamos conectar os átomos de oxigênio. Colocamos o átomo central e ligamos os outros dois por ligações simples:
O - O - O
Cada ligação simples usa 2 elétrons, então já usamos 4 elétrons. Restam
elétrons.
Passo 4
Agora, precisamos completar os octetos dos átomos de oxigênio. Começamos adicionando pares de elétrons ao redor dos átomos de oxigênio externos. Cada oxigênio externo precisa de 6 elétrons adicionais para completar seu octeto:
:O - O - O:
Cada ponto representa um par de elétrons, então adicionamos mais elétrons até completar os octetos, usando mais 12 elétrons. Agora usamos todos os 18 elétrons.
Passo 5
Mas temos um problema: o átomo de oxigênio central só tem 4 elétrons ao redor dele, faltando 4 para completar o octeto. Para resolver isso, a gente cria uma ligação dupla entre o átomo central e um dos oxigênios:
O = O - O:
Agora, o átomo central tem 8 elétrons ao seu redor, completando o octeto.
Passo 6
Essa estrutura não é a única possível. Podemos também ter a ligação dupla com o outro oxigênio:
:O - O = O
Essas duas estruturas são chamadas de estruturas de ressonância, porque o elétron “compartilha” entre as duas ligações duplas possíveis.
Passo 7
A ressonância explica por que, na realidade, os comprimentos das ligações no ozônio são iguais. Na verdade, as ligações são uma mistura das duas estruturas de ressonância, resultando em ligações intermediárias entre simples e duplas. Por isso, os comprimentos das ligações são iguais na molécula de
.
Resposta
As estruturas de Lewis de ressonância do
mostram uma ligação dupla e uma simples alternadamente entre os oxigênios. A ressonância faz com que os dois comprimentos de ligação sejam iguais, já que as ligações são uma média das duas estruturas possíveis.