Introdução à Química

Termos

• estrutura de ressonância Uma molécula ou ião poliatómico que tem múltiplas estruturas de Lewis porque a ligação pode ser mostrada de múltiplas formas.
• regra do octetoOs átomos perdem, ganham, ou partilham electrões de modo a ter uma concha de valência completa de oito electrões.
• carga formalA carga atribuída a um átomo numa molécula, assumindo que os electrões numa ligação química são partilhados igualmente entre os átomos. Isto ajuda a determinar qual das poucas estruturas de Lewis é mais correcta.

Lewis Structures

Representações pictóricas são frequentemente usadas para visualizar electrões, bem como qualquer ligação que possa ocorrer entre átomos de uma molécula. Em particular, os químicos utilizam estruturas Lewis (também conhecidas como diagramas de pontos Lewis, diagramas de pontos electrónicos, ou estruturas de electrões) para representar compostos covalentes. Nestes diagramas, os electrões de valência são mostrados como pontos que se situam à volta do átomo; quaisquer ligações que os átomos partilham são representadas por linhas simples, duplas, ou triplas.

geralmente, a maioria das estruturas de Lewis seguem a regra do octeto; partilharão electrões até atingirem 8 electrões na sua casca de valência mais exterior. No entanto, existem excepções à regra do octeto, como o boro, que é estável com apenas 6 electrões na sua concha de valência. Os elementos hidrogénio (H) e hélio (He) seguem a regra do dueto, que diz que a sua concha de valência mais externa está cheia com 2 electrões na mesma.

Desenhar uma estrutura Lewis

Para desenhar uma estrutura Lewis, o número de electrões de valência em cada átomo do composto deve ser determinado. O número total de electrões de valência em todo o composto é igual à soma dos electrões de valência de cada átomo do composto. Os electrões de não valência não são representados ao desenhar as estruturas de Lewis.

Electrões de valência são colocados em pares solitários (dois electrões) à volta de cada átomo. A maioria dos átomos pode ter um octeto incompleto de electrões. Contudo, os átomos podem partilhar electrões uns com os outros para cumprir este requisito de octeto. Uma ligação que partilha dois electrões é chamada de ligação única e é assinalada por uma linha recta, horizontal.

Se a regra do octeto ainda não for satisfeita, os átomos podem formar uma ligação dupla (4 electrões partilhados) ou tripla (6 electrões partilhados). Porque o par de ligação é partilhado, o átomo que tinha o par único ainda tem um octeto, e o outro átomo ganha dois ou mais electrões na sua casca de valência.

Por exemplo, o CO2 é uma molécula neutra com 16 electrões de valência total. Na estrutura Lewis, o carbono deve ser duplamente ligado a ambos os átomos de oxigénio.

As estruturas de Lewis também podem ser desenhadas para iões. Nestes casos, toda a estrutura é colocada entre parênteses, e a carga é escrita como um superescrito no canto superior direito, fora do parênteses.

Determinando a Carga Formal

Embora saibamos quantos electrões de valência estão presentes num composto, é mais difícil determinar em torno de que átomos residem realmente os electrões. Para ajudar com este problema, os químicos calculam frequentemente a carga formal de cada átomo. A carga formal é a carga eléctrica que um átomo teria se todos os electrões fossem partilhados igualmente.

A carga formal de um átomo pode ser determinada pela seguinte fórmula:

FC = V – (N + \frac{B}{2})

Nesta fórmula, V representa o número de electrões de valência do átomo isoladamente, N é o número de electrões de valência sem ligação, e B é o número total de electrões em ligações covalentes com outros átomos da molécula.

Por exemplo, vamos calcular a carga formal sobre um átomo de oxigénio numa molécula de dióxido de carbono (CO2):

FC = 6 electrões de valência – (4 electrões de valência sem ligação + 4/2 electrões em ligações covalentes)

FC = 6 – 6 = 0

O átomo de oxigénio em dióxido de carbono tem uma carga formal de 0.

Estruturas de ressonância

Por vezes várias estruturas Lewis podem ser desenhadas para representar o mesmo composto. Estas estruturas equivalentes são conhecidas como estruturas de ressonância e envolvem o deslocamento de electrões e não de átomos reais. Dependendo do composto, o deslocamento de electrões pode causar uma alteração nas cargas formais. Na maioria das vezes, as estruturas de Lewis são desenhadas de modo a que a carga formal de cada átomo seja minimizada.