Na molécula de ozônio
, determine a hibridização de cada átomo de oxigênio e explique a distribuição dos elétrons nos orbitais. Descreva a geometria molecular de
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
. 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
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 (
) com os outros átomos de oxigênio e uma ligação 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
. 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
:
- Elétrons de Valência: 6
- Elétrons Não Ligados: 4 (dois pares solos)
- Elétrons Ligados: 4 (duas ligações sigma e uma ligação pi)
Aplicando a fórmula:
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
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.