a) Represente suas estruturas de Lewis das moléculas SO3 e SO3^2-.
b) Determine as cargas formais dos átomos em cada uma das moléculas do item (a).
c) usando a teoria da ressonância indique qual das duas moléculas do item (a) tem as menores ligações enxofre-oxigênio?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você me pediu para resolver um exercício de Química envolvendo estruturas de Lewis, cargas formais e teoria da ressonância para as moléculas SO3 e SO3^2-. Vamos precisar entender como desenhar essas estruturas, calcular as cargas formais de cada átomo e usar a teoria da ressonância para comparar as ligações enxofre-oxigênio.

Passo 2

Primeiro, vamos representar as estruturas de Lewis para SO3 e SO3^2-. A estrutura de Lewis mostra como os átomos estão ligados e como os elétrons são distribuídos.
Para SO3:
  1. Contar os elétrons de valência: Enxofre (S) tem 6 elétrons de valência e cada oxigênio (O) tem 6 elétrons. Como temos 3 oxigênios, totalizam 6 + 3 times 6 = 24 elétrons de valência.
  2. Distribuir os elétrons: Colocamos o enxofre no centro ligado aos três oxigênios com ligações simples inicialmente.
  3. Completar as camadas de oxigênio: Cada oxigênio precisa de 8 elétrons, então adicionamos pares de elétrons ao redor deles.
  4. Verificar o enxofre: O enxofre pode expandir seu octeto, então ajustamos as ligações para formar ligações múltiplas, garantindo que todos os átomos tenham a quantidade correta de elétrons.
A estrutura final de SO3 tem três ligações duplas entre o enxofre e cada oxigênio, sem elétrons não ligados no enxofre.
Para SO3^2-:
  1. Contar os elétrons de valência: Além dos 24 elétrons de SO3, adicionamos 2 elétrons extras devido à carga negativa, totalizando 26 elétrons.
  2. Distribuir os elétrons: Similar ao SO3, mas agora temos mais elétrons para distribuir.
  3. Formar ligações múltiplas: Ajustamos as ligações para acomodar os elétrons extras, resultando em uma estrutura onde o enxofre tem ligações duplas com dois oxigênios e uma ligação simples com o terceiro, que também carrega uma carga negativa.

Passo 3

Agora, vamos calcular as cargas formais de cada átomo em ambas as moléculas. A carga formal ajuda a identificar a distribuição de elétrons em uma estrutura de Lewis.
A fórmula para carga formal é:
Carga formal = Elétrons de valência - (Elétrons não compartilhados + 12 times Elétrons compartilhados) éêéãé
Para SO3:
  • Enxofre (S):
    • Elétrons de valência: 6
    • Elétrons não compartilhados: 0
    • Elétrons compartilhados: 6 (3 ligações duplas)
    • Carga formal: 6 - (0 + 62) = 6 - 3 = +3
  • Cada oxigênio (O):
    • Elétrons de valência: 6
    • Elétrrons não compartilhados: 4
    • Elétrons compartilhados: 4 (2 ligações)
    • Carga formal: 6 - (4 + 42) = 6 - 6 = 0
Para SO3^2-:
  • Enxofre (S):
    • Elétrons de valência: 6
    • Elétrrons não compartilhados: 0
    • Elétrons compartilhados: 6 (duas ligações duplas e uma simples)
    • Carga formal: 6 - (0 + 62) = 6 - 3 = +3
  • Oxigênio com ligação simples:
    • Elétrons de valência: 6
    • Elétrrons não compartilhados: 6
    • Elétrrons compartilhados: 2
    • Carga formal: 6 - (6 + 22) = 6 - 7 = -1
  • Oxigênios com ligações duplas:
    • Mesma coisa que em SO3:
    • Carga formal: 0

Passo 4

Finalmente, vamos usar a teoria da ressonância para determinar qual das duas moléculas tem as menores ligações enxofre-oxigênio. A teoria da ressonância sugere que se uma molécula pode ser representada por várias estruturas de Lewis equivalentes, ela tem ligações mais estáveis e de ordem maior (mais curtas).
Para SO3:
  • Existem três estruturas de ressonância equivalentes, onde cada oxigênio forma uma ligação dupla em uma estrutura diferente.
  • Isso significa que a ligação enxofre-oxigênio é uma ligação dupla média, resultando em ligações mais curtas e fortes.
Para SO3^2-:
  • A ressonância também está presente, mas como há uma carga negativa presente em um dos oxigênios, as ligações são um pouco menos estáveis comparadas às de SO3.

Resposta

A molécula SO3 tem as menores ligações enxofre-oxigênio devido à presença de ressonância que estabiliza ligações duplas equivalentes.

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