Escreva as estruturas de Lewis, mostrando os elétrons de valência, para as seguintes moléculas covalentes: CO3 ^2-

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A pergunta é para desenharmos as estruturas de Lewis da molécula covalente CO3^2- (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:
4 + 18 + 2 = 24 elétrons 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:
C - O C - O C - O
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:
C - O C - O C - O
dots dots dots
(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:
C = O C - O C - O

Passo 7

Como há múltiplas maneiras de colocar a ligação dupla, teremos estruturas de ressonância. As três possíveis estruturas são:
  1. Ligação dupla com o primeiro oxigênio.
  2. Ligação dupla com o segundo oxigênio.
  3. 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 CO3^2- 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:
  1. O = C - O^- - O^-
  2. O^- - C = O - O^-
  3. O^- - C - O^- = O
Essas estruturas indicam que a ligação dupla está distribuída igualmente entre os três oxigênios.

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