Três possiveis estruturas do ion tiocianato,
, são:
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(a) Determine as cargas formais dos átomos em cada uma das estruturas. (b) Qual a estrutura de Lewis preferencial?
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Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre o íon tiocianato,
. A gente precisa fazer duas coisas: primeiro, calcular as cargas formais de cada átomo nas três estruturas propostas, e segundo, descobrir qual delas é a estrutura de Lewis preferencial. Para isso, vamos usar conceitos de estruturas de Lewis e cálculo de cargas formais.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar o que são estruturas de Lewis. Elas mostram como os elétrons estão distribuídos entre os átomos de uma molécula ou íon. No caso do tiocianato, temos três estruturas possíveis. Cada estrutura mostra ligações diferentes entre os átomos de nitrogênio (N), carbono © e enxofre (S).
Passo 3
Agora, vamos entender as cargas formais. A carga formal é uma maneira de verificar se os elétrons estão bem distribuídos na molécula. A fórmula para calcular a carga formal de um átomo é:
Passo 4
Vamos calcular as cargas formais para cada estrutura. Começamos identificando os elétrons de valência de cada átomo:
- Nitrogênio (N) tem 5 elétrons de valência.
- Carbono © tem 4 elétrons de valência.
- Enxofre (S) tem 6 elétrons de valência.
Agora, analisamos cada estrutura:
Estrutura 1:
- N: 1 ligação simples com C e 3 pares de elétrons não compartilhados.
- C: 1 ligação com N e 3 ligações triplas com S.
- S: 1 ligação triplas com C e carga negativa com 2 pares de elétrons não compartilhados.
Calculando:
- Carga Formal de N:
- Carga Formal de C:
- Carga Formal de S:
Estrutura 2:
- N: 2 ligações duplas com C e 2 pares de elétrons não compartilhados.
- C: 2 ligações duplas com N e S.
- S: 2 ligações duplas com C e carga negativa com 2 pares de elétrons não compartilhados.
Calculando:
- Carga Formal de N:
- Carga Formal de C:
- Carga Formal de S:
Estrutura 3:
- N: 3 ligações triplas com C e carga negativa com 1 par de elétrons não compartilhados.
- C: 3 ligações triplas com N e simples com S.
- S: 1 ligação simples com C e 3 pares de elétrons não compartilhados.
Calculando:
- Carga Formal de N:
- Carga Formal de C:
- Carga Formal de S:
Passo 5
Agora que temos as cargas formais para cada estrutura, vamos analisar qual delas é mais estável. A regra geral é que a estrutura preferencial tem as menores cargas formais possíveis e as cargas negativas estão em átomos mais eletronegativos.
- Estrutura 1: Cargas -2, 0, -1
- Estrutura 2: Cargas -1, 0, 0
- Estrutura 3: Cargas 0, -2, -1
A Estrutura 2 distribui as cargas de forma mais equilibrada, com apenas uma carga negativa no enxofre, que é mais eletronegativo que o carbono. As outras estruturas têm cargas mais concentradas ou negativas em átomos menos eletronegativos.
Resposta
(a) As cargas formais para cada estrutura são:
- Estrutura 1: N: -2, C: 0, S: -1
- Estrutura 2: N: -1, C: 0, S: 0
- Estrutura 3: N: 0, C: -2, S: -1
(b) A estrutura de Lewis preferencial é a Estrutura 2:
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