Escreva as estruturas de Lewis, mostrando os elétrons de valência, para as seguintes moléculas covalentes:
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A pergunta é para desenharmos as estruturas de Lewis da molécula covalente
(íon carbonato). Para isso, vamos usar conceitos de química sobre elétrons de valência e como distribuir esses elétrons para formar ligações entre os átomos.
Passo 2
Primeiro, precisamos contar todos os elétrons de valência disponíveis para a molécula. O carbono © está no grupo 4 da tabela periódica, então tem 4 elétrons de valência. Cada oxigênio (O) está no grupo 6, então cada um tem 6 elétrons de valência. Como temos 3 oxigênios, são 3 × 6 = 18 elétrons. Além disso, o íon tem uma carga de -2, o que significa que temos mais 2 elétrons. Então, o total de elétrons de valência é:
Passo 3
Agora, vamos determinar qual átomo ficará no centro. Geralmente, o átomo menos eletronegativo fica no centro, e o carbono costuma ser central em compostos como o carbonato. Então, o carbono será o átomo central, e os três oxigênios estarão ligados a ele.
Passo 4
Em seguida, ligamos o átomo central aos átomos ao redor com ligações simples. Cada ligação simples usa 2 elétrons. Como temos 3 oxigênios, vamos usar 3 × 2 = 6 elétrons para as ligações:
Restam então 24 - 6 = 18 elétrons para distribuir.
Passo 5
Distribuímos os elétrons restantes para completar as octetos dos átomos ao redor. Cada oxigênio já tem 2 elétrons nas ligações, então cada um precisa de mais 6 elétrons para completar o octeto. Como temos 3 oxigênios, precisamos de 3 × 6 = 18 elétrons, exatamente o que nos resta. Então, adicionamos pares de elétrons aos oxigênios:
(O ponto representa os pares de elétrons não compartilhados)
Passo 6
Agora, verificamos se todos os átomos têm octeto. O carbono está com apenas 6 elétrons (3 ligações simples), então precisamos ajustar. Para completar o octeto do carbono, convertendo uma das ligações simples em uma ligação dupla. Isso também reduz os elétrons não compartilhados nos oxigênios:
Passo 7
Como há múltiplas maneiras de colocar a ligação dupla, teremos estruturas de ressonância. As três possíveis estruturas são:
- Ligação dupla com o primeiro oxigênio.
- Ligação dupla com o segundo oxigênio.
- Ligação dupla com o terceiro oxigênio.
Todas essas estruturas são igualmente válidas e representam a distribuição real dos elétrons na molécula.
Resposta
As estruturas de Lewis do íon carbonato
mostram um átomo de carbono central ligado a três oxigênios, onde uma das ligações é dupla e as outras duas são simples, com elétrons não compartilhados nos oxigênios. As três possíveis estruturas de ressonância são:
Essas estruturas indicam que a ligação dupla está distribuída igualmente entre os três oxigênios.