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Biblioteca de Química
Curso: Biblioteca de Química > Unidade 9
Lição 4: Estruturas de Lewis e geometria molecular- Como desenhar a estrutura de Lewis
- Como desenhar estruturas de Lewis
- Exemplo resolvido: estrutura de Lewis do formaldeído (CH₂O)
- Exemplo resolvido: estrutura de Lewis do íon cianeto (CN⁻)
- Exemplo resolvido: estrutura de Lewis do difluoreto de xenônio (XeF₂)
- Exceções à regra de octeto
- Contar elétrons de valência
- Estrutura de Lewis
- Ressonância
- Ressonância e Fórmula de Lewis
- Carga formal
- Carga formal e Fórmula de Lewis
- Exemplo resolvido: uso de cargas formais para determinar estruturas de ressonância não equivalentes
- Ressonância e carga formal
- Teoria VSEPR para 2 eletrosferas
- Teoria VSEPR para 3 eletrosferas
- Mais sobre a fórmula de Lewis para dióxido de enxofre
- Teoria VSEPR para 4 eletrosferas
- Teoria VSEPR para 5 eletrosferas (parte 1)
- Teoria VSEPR para 5 eletrosferas (parte 2)
- Teoria VSEPR para 6 eletrosferas
- Polaridade molecular
- Teoria VSEPR
- Química Avançada 2015 - Discursiva 2d e 2e
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Carga formal
A carga formal de um átomo em uma molécula é a carga que o átomo apresentaria se todos os elétrons de ligação fossem compartilhados igualmente. Podemos calcular a carga formal de um átomo usando a equação CF = EV - [PEI - ½(EL)], em que VE = o número de elétrons de valência do átomo livre, PEI = o número de pares de elétrons isolados no átomo da molécula e EL = o número de elétrons de ligação (compartilhados) ao redor do átomo da molécula. Versão original criada por Sal Khan.
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Transcrição de vídeo
RKA22JL - Olá, meu amigo ou minha amiga!
Tudo bem com você? Seja muito bem-vindo ou bem-vinda a
mais um vídeo da Khan Academy Brasil. E, nesse vídeo, vamos apresentar
a ideia de carga formal. Como a gente vai ver, o cálculo da
carga formal é uma ferramenta que os químicos utilizam
para analisar moléculas, e nós poderemos utilizá-las
hoje para fazer isso também. A carga formal não é a carga
da molécula como um todo. Ela é, na verdade, um número que podemos calcular
para cada átomo individual de uma molécula, e como veremos em vídeos futuros,
ela vai nos ajudar a pensar sobre quais estruturas de ressonância irão contribuir
mais ou menos para o híbrido de ressonância. Mas antes de ir muito fundo nisso, vamos dar
uma definição para o que é a carga formal. Sendo assim, para começar a entender isso, vamos calcular a carga formal de todos os átomos
para essas duas possibilidades de estrutura do ácido nitroso. Essas duas representações são estruturas
de ressonância para o ácido nitroso. Porém, vamos pensar aqui sobre qual contribui mais
para o híbrido de ressonância com base na carga formal. Mas como podemos fazer isso? A definição da carga formal é que,
para cada átomo dessa molécula, nós vamos calcular o número de elétrons de valência
quando ele está livre e neutro. A partir disso, nós vamos subtrair o número
de elétrons de valência alocados no átomo ligado. Aí, vem uma pergunta muito interessante.
O que significa estar alocado? Bem, eu vou separar
essa definição um pouco. Se a gente quiser pensar sobre o número de elétrons
de valência que estão alocados em um átomo ligado, a gente precisa pegar o número
de elétrons nos pares isolados, e aí somar com a metade do número
de elétrons compartilhados. Vamos tentar dar um sentido
a isso aplicando essa ideia para calcular a carga formal
dos constituintes do ácido nitroso. Vamos começar com
esse hidrogênio aqui. Qual é o número de elétrons de valência
em um átomo livre e neutro de hidrogênio? Já vimos isso várias vezes, mas se você quiser,
pode dar uma olhadinha na tabela periódica dos elementos. Aí você vai ver que um hidrogênio neutro livre
tem um elétron de valência. Agora, quantos elétrons de valência
são alocados para o átomo ligado? Uma forma de pensar sobre isso é desenhar um círculo
ao redor desse átomo na molécula. E aí, você vai querer capturar todos os pares solitários
e também a metade do vínculo. Ou seja, você pode dizer que,
para cada vínculo, a gente vai ter um elétron,
porque há metade dos elétrons compartilhados. Não se esqueça que cada ligação é composta por dois
elétrons compartilhados, e nós só queremos metade disso. Somando isso, teremos a quantidade de elétrons
de valência alocados aqui no átomo, que no caso do hidrogênio é apenas um. Sendo assim, estamos lidando
com uma carga formal igual a 1 menos 1. Ou seja, a carga formal para
esse hidrogênio é igual a zero. E quanto a esse oxigênio aqui?
A gente faz o mesmo exercício. Eu gosto de desenhar um
círculo em torno do átomo. Como já vimos diversas vezes, o número de elétrons
de valência em um oxigênio livre e neutro é igual a seis. Aí a gente subtrai disso o número de elétrons de valência
alocados ao átomo ligado. O átomo ligado aqui tem um par de elétrons
que não está realizando ligação. Somando isso à metade dos elétrons compartilhados,
metade dos elétrons compartilhados é igual a três. Então, adicionando esses elétrons,
a gente vai ter um, dois, três, quatro, cinco. Sendo assim, teremos 6 menos 5,
que é igual a 1 positivo. Assim, a carga formal desse oxigênio nessa configuração
do ácido nitroso é igual a 1 positivo. E quanto ao nitrogênio?
A gente vai fazer um exercício semelhante aqui. O nitrogênio neutro livre tem cinco elétrons de valência.
Vimos isso várias vezes. Inclusive, você pode conferir na
tabela periódica dos elementos. A partir disso, vamos subtrair o número de elétrons
de valência locados ao nitrogênio ligado. Nós temos um, dois, três, e aí mais esses dois elétrons
que não estão realizando uma ligação. Então, teremos aqui cinco elétrons
alocados ao nitrogênio. Fazendo o cálculo, temos
5 menos 5, que é igual a zero. Então, a carga formal para
esse nitrogênio é igual a zero. Agora, temos esse
último oxigênio aqui. O oxigênio livre e neutro tem
seis elétrons de valência. A partir disso, subtraímos o número de elétrons
de valência alocados ao átomo ligado. Temos aqui dois, quatro, seis elétrons isolados,
mais a metade de elétrons nessa ligação. Então teremos aqui
6 menos 7, que é igual a 1 negativo. Portanto, esse oxigênio tem uma carga formal
igual a 1 negativo. É sempre bom lembrar que a gente não
está falando da carga total da molécula. A carga formal é uma ferramenta matemática que
usamos para analisar essa configuração. Mas uma forma interessante de analisar isso
que a gente está fazendo é dizer que, nessa configuração, a gente tem em média um elétron a mais em torno desse
oxigênio do que é um oxigênio neutro e livre teria. Já esse outro oxigênio tem um elétron de valência a menos
em torno dele do que um oxigênio livre e neutro teria. Enfim, agora que fizemos isso, vamos olhar
para essa outra configuração aqui embaixo. Esse hidrogênio é idêntico a
esse hidrogênio aqui em cima. Não tem pares de elétrons isolados
e só têm uma ligação covalente a um oxigênio. Então, fazendo a mesma análise que a gente fez aqui em
cima, a gente vai ter que a carga formal vai ser igual a zero. Porém, vamos pensar
sobre esse oxigênio aqui. Um oxigênio neutro livre
tem seis elétrons de valência. O número de elétrons de valência alocados a esse oxigênio
é igual a dois, quatro, cinco, seis. Então, temos 6 menos 6, que é zero. Ou seja, a carga formal para esse oxigênio,
nessa configuração, é igual a zero. Vamos para esse nitrogênio aqui. O nitrogênio livre tem
cinco elétrons de valência, e esse nitrogênio tem dois, três, quatro,
cinco elétrons de valência atribuídos a ele. Então, temos 5 menos 5, ou seja,
a carga formal é igual a zero. Agora, por último, mas não menos importante,
esse oxigênio bem aqui. Um oxigênio neutro livre tem
seis elétrons de valência. Esse tem dois, quatro, cinco, seis elétrons de
valência alocados ao átomo ligado. Sendo assim, temos 6 menos 6,
que é igual a zero. O que vemos é que nessa primeira configuração,
ou nessa primeira estrutura de ressonância, o ácido nitroso tem
uma carga formal. Tem +1 nesse oxigênio,
e -1 nesse oxigênio, enquanto que aqui embaixo a estrutura
não tem nenhuma carga formal ou a carga formal é igual a zero. Como a gente vai ver em outros vídeos, quanto mais próximos os átomos individuais
estiverem da carga formal igual a zero, mais provável é essa estrutura. Então, é mais provável que essa estrutura de ressonância
contribua mais para o híbrido de ressonância. Mas a gente vai conversar melhor
sobre isso em outros vídeos, ok? Aqui eu só quis mostrar
o que é a carga formal e como fazer o cálculo dela para os átomos
individuais de uma molécula. Eu espero que você tenha compreendido tudo
direitinho o que conversamos aqui. E, mais uma vez, eu quero deixar para você um
grande abraço e até a próxima!