Na molécula de ozônio (O3), determine a hibridização de cada átomo de oxigênio e explique a distribuição dos elétrons nos orbitais. Descreva a geometria molecular de O3 e calcule a carga formal de cada átomo de oxigênio, justificando como as cargas formais contribuem para a estabilidade ou ressonância da molécula.

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão sobre a molécula de ozônio, que é O3. O que a gente vai precisar saber aqui envolve hibridização dos orbitais dos átomos de oxigênio, distribuição de elétrons nos orbitais, entender a geometria molecular da O3 e calcular as cargas formais de cada átomo de oxigênio. Basicamente, vamos ver como os elétrons estão organizados na molécula, como isso afeta a forma dela e como as cargas nos átomos contribuem para a estabilidade da molécula.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre hibridização. Hibridização é quando os orbitais atômicos se misturam para formar novos orbitais que ajudam na formação das ligações químicas. Na molécula de ozônio, cada átomo de oxigênio está hibridizado sp². Isso significa que um orbital s e dois orbitais p se combinam para formar três orbitais híbridos sp².

Passo 3

Agora, sobre a distribuição dos elétrons nos orbitais. Cada átomo de oxigênio tem 6 elétrons na camada de valência. Com a hibridização sp², cada oxigênio usa três desses orbitais híbridos para formar ligações: duas ligações sigma ( sigma) com os outros átomos de oxigênio e uma ligação pi ( pi) que é compartilhada entre eles. Além disso, cada oxigênio também tem pares de elétrons solos, que não estão envolvidos nas ligações.

Passo 4

Vamos para a geometria molecular da O3. Com a hibridização sp², a geometria básica seria trigonal plana. Porém, como temos pares de elétrons solos, a molécula de ozônio tem uma geometria angular ou em forma de V. Isso ocorre porque os pares de elétrons solos ocupam mais espaço e empurram as ligações, dando à molécula essa forma inclinada.

Passo 5

Agora, vamos calcular as cargas formais de cada átomo de oxigênio. A carga formal é uma maneira de verificar a distribuição de elétrons em uma molécula. A fórmula para calcular a carga formal é:
Para cada oxigênio na Carga Formal = (Elétrons de Valência) - (Elétrons Não Ligados) - (Elétrons Ligados2 :
  1. Elétrons de Valência: 6
  2. Elétrons Não Ligados: 4 (dois pares solos)
  3. Elétrons Ligados: 4 (duas ligações sigma e uma ligação pi)
Aplicando a fórmula:
O3
Então, cada átomo de oxigênio tem carga formal zero, o que significa que a distribuição de elétrons está balanceada.

Resposta

Cada átomo de oxigênio na molécula de O3 está hibridizado sp², com os elétrons distribuídos em três orbitais híbridos formando ligações sigma e deixando pares de elétrons solos. A geometria molecular é angular, em forma de V, e cada oxigênio possui carga formal zero. Essa distribuição de cargas formais equilibradas contribui para a estabilidade e a ressonância da molécula de ozônio.

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