Qual a estrutura de Lewis dos seguintes ácidos?
b) H 2 CO 3
b) H 2 CO 3
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para desenharmos a estrutura de Lewis do ácido carbônico, que é o H₂CO₃. Para isso, precisamos entender sobre estruturas de Lewis, que são representações dos átomos e suas ligações em uma molécula usando pontos para representar elétrons. Vamos precisar saber como contar elétrons de valência e como distribuir esses elétrons para satisfazer as regras básicas da química, como a regra do octeto.
Passo 2
Primeiro, vamos contar o número total de elétrons de valência na molécula de H₂CO₃. Cada átomo contribui com um certo número de elétrons de valência:
- Hidrogênio (H) tem 1 elétron de valência. Como são 2 átomos de H, isso dá 2 elétrons.
- Carbono © tem 4 elétrons de valência.
- Oxigênio (O) tem 6 elétrons de valência e temos 3 átomos de O, totalizando 18 elétrons.
Somando tudo: 2 (H) + 4 © + 18 (O) = 24 elétrons de valência no total.
Passo 3
Agora, vamos distribuir esses elétrons para formar ligações e preencher os octetos. Começamos colocando o átomo de carbono no centro, já que ele é menos eletronegativo que o oxigênio. Conectamos os 3 átomos de oxigênio ao carbono e adicionamos os 2 átomos de hidrogênio aos oxigênios.
Inicialmente, cada ligação simples (como C-O ou O-H) usa 2 elétrons. Então, para as 3 ligações C-O e as 2 ligações O-H, usamos 10 elétrons (5 ligações × 2 elétrons). Restam 14 elétrons para distribuir.
Passo 4
Distribuímos os elétrons restantes para completar os octetos dos átomos de oxigênio. Cada oxigênio precisa ter 8 elétrons ao redor. Os átomos de oxigênio já têm 2 elétrons nas ligações simples com o carbono e os hidrogênios, então precisam de mais 6 elétrons cada. Multiplicando pelos 3 oxigênios, precisamos de 18 elétrons, mas só temos 14 disponíveis.
Então, ajustamos as ligações: transformamos duas das ligações C-O simples em ligações duplas, compartilhando mais 2 elétrons em cada uma dessas ligações. Isso nos permite que cada oxigênio tenha um octeto completo.
Passo 5
Com as ligações duplas ajustadas, todos os átomos agora têm seus octetos completos:
- Carbono tem 4 ligações (duas duplas e uma simples), totalizando 8 elétrons.
- Cada oxigênio com ligação dupla tem 4 elétrons na ligação e 4 elétrons não ligados.
- O oxigênio com ligação simples está ligado a um hidrogênio e tem 6 elétrons não ligados.
Resposta
A estrutura de Lewis do ácido carbônico (H₂CO₃) é representada da seguinte forma:
O
||
H – O – C – O – H
Nessa estrutura, o carbono está no centro com duas ligações duplas para dois oxigênios e duas ligações simples para os outros dois oxigênios, cada um ligado a um átomo de hidrogênio.