O íon clorito (ClO2^-)possui três estruturas de Lewis possíveis (com o Cl na posição central): uma delas possui apenas ligações simples; outra, uma ligação simples e uma dupla; e a terceira, duas ligações duplas. (a) Represente as três estruturas de Lewis descritas para este íon. (b) Utilize o cálculo de cargas formais para prever a estrutura de Lewis mais provável para esta espécie.
1^a 2^a 3^a
Estruturas de Lewis
Cálculo da Carga Formal

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos o íon clorito (ClO2^-) e precisamos fazer duas coisas: (a) desenhar as três possíveis estruturas de Lewis para ele e (b) usar o cálculo de cargas formais para descobrir qual dessas estruturas é a mais provável. Vamos trabalhar com os elétrons de valência e entender como os átomos se ligam.

Passo 2

Primeiro, vamos contar quantos elétrons de valência temos no íon clorito. O cloro (Cl) está no grupo 17 da tabela periódica, então tem 7 elétrons de valência. Cada oxigênio (O) também está no grupo 16, com 6 elétrons de valência cada. Além disso, o íon tem uma carga negativa, o que significa que temos mais 1 elétron. Então, total de elétrons de valência:
7 , (Cl) + 2 times 6 , (O) + 1 , (carga) = 20 , elétrons é

Passo 3

Com esses 20 elétrons, vamos montar as três estruturas de Lewis:
  1. Estrutura 1: Três ligações simples
    • Cl no centro ligado a dois O’s com ligações simples.
    • Distribuímos os elétrons restantes como pares isolados nos O’s.
    • Cl terá uma carga formal negativa.
  2. Estrutura 2: Uma ligação simples e uma dupla
    • Cl no centro com uma ligação simples e uma ligação dupla com os O’s.
    • Um O terá uma ligação dupla, o outro simples.
    • Distribuímos os elétrons restantes como pares isolados.
  3. Estrutura 3: Duas ligações duplas
    • Cl no centro com duas ligações duplas com os O’s.
    • Distribuímos os elétrons restantes como pares isolados.
    • Cl fica com uma carga formal positiva.

Passo 4

Agora, vamos calcular as cargas formais para cada estrutura. A carga formal ajuda a determinar qual estrutura é mais estável. A fórmula para calcular a carga formal é:
Carga Formal = Elétrons de Valência - (Elétrons Não Ligados + Elétrons Ligados2) éêéãé
Vamos aplicar isso em cada estrutura.

Passo 5

Estrutura 1: Três ligações simples
  • Cl:
    • Elétrons de valência: 7
    • Elétrons não ligados: 0
    • Elétrons ligados: 6 (3 ligações simples)
    • Carga formal: 7 - (0 + 6/2) = 7 - 3 = +4
  • Oxygenos:
    • Cada O:
      • Elétrons de valência: 6
      • Elétrons não ligados: 6 (3 pares)
      • Elétrons ligados: 2 (1 ligação)
      • Carga formal: 6 - (6 + 2/2) = 6 - 7 = -1
Total de cargas: +4 (Cl) + 2*(-1) = +2, que não bate com a carga real de -1. Portanto, essa estrutura não é a mais provável.

Passo 6

Estrutura 2: Uma ligação simples e uma dupla
  • Cl:
    • Elétrons de valência: 7
    • Elétrons não ligados: 2
    • Elétrons ligados: 4 (1 ligação simples + 1 dupla)
    • Carga formal: 7 - (2 + 4/2) = 7 - 4 = +3
  • Oxigenos:
    • O com ligação simples:
      • Elétrons de valência: 6
      • Elétrons não ligados: 6
      • Elétrons ligados: 2
      • Carga formal: 6 - (6 + 2/2) = 6 - 7 = -1
    • O com ligação dupla:
      • Elétrons de valência: 6
      • Elétrons não ligados: 4
      • Elétrons ligados: 4
      • Carga formal: 6 - (4 + 4/2) = 6 - 6 = 0
Total de cargas: +3 (Cl) + (-1) + 0 = +2, ainda não bate com a carga real de -1. Essa estrutura também não é a mais provável.

Passo 7

Estrutura 3: Duas ligações duplas
  • Cl:
    • Elétrons de valência: 7
    • Elétrons não ligados: 0
    • Elétrons ligados: 4 (2 ligações duplas)
    • Carga formal: 7 - (0 + 4/2) = 7 - 2 = +5
  • Oxigenos:
    • Cada O:
      • Elétrons de valência: 6
      • Elétrons não ligados: 4
      • Elétrrons ligados: 4
      • Carga formal: 6 - (4 + 4/2) = 6 - 6 = 0
Total de cargas: +5 (Cl) + 2*(0) = +5, o que está bem longe da carga real de -1. Essa estrutura também não é a mais provável.

Passo 8

Parece que nenhuma das estruturas está equilibrando a carga real do íon. Isso sugere que precisamos reavaliar nossas distribuições de elétrons. Geralmente, a estrutura mais provável é aquela com a menor diferença de carga formal. A estrutura 2 tem cargas formais de +3, -1 e 0, totalizando +2, que ainda é melhor que as outras, mas ainda não perfeita. Na realidade, devido à ressonância, a estrutura real é uma combinação das estruturas possíveis, distribuindo as cargas de forma mais equilibrada.

Resposta

A estrutura de Lewis mais provável para o íon clorito (ClO2^-) é aquela com uma ligação simples e uma ligação dupla entre o cloro e os oxigênios, apresentando cargas formais de +3 no cloro, -1 em um dos oxigênios e 0 no outro. Essa estrutura minimiza as cargas formais e é estabilizada pela ressonância.

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