Carga formal e Fórmula de Lewis

RKA1JV - No vídeo anterior, vimos alguns passos para a construção da estrutura de pontos. Neste, vamos utilizar os mesmos passos para desenhar a estrutura de pontos, mas vamos falar também da influência das cargais formais nessa construção. Vamos iniciar discutindo sobre as cargais formais na construção da estrutura de pontos para o cátion amônio. A primeira coisa que se deve fazer é calcular o número de elétrons na camada de valência, para isso, observamos a tabela periódica e vemos que o nitrogênio está no grupo 5, portanto, 5 elétrons na camada de valência, cada átomo de hidrogênio tem 1 elétron na camada de valência, temos 4 deles, portanto 4 vezes 1, mais 5 igual a 9 elétrons na camada de valência. No entanto, temos um cátion, essa molécula está carregada positivamente, o que significa que perdemos um elétron e devemos subtrair esse elétron da quantidade de elétrons na camada de valência que temos, portanto 9 menos 1 igual a 8 elétrons na camada de valência. Vamos em frente e colocamos o nitrogênio no centro, lembre-se que colocamos o átomo menos eletronegativo no centro com exceção do hidrogênio. Colocando o nitrogênio no centro, este ficará ligado a 4 átomos de hidrogênio através de ligações simples. Verificamos quantos elétrons na camada de valência colocamos até agora. São quatro ligações, em cada uma delas temos 2 elétrons, portanto 2, 4, 6, 8 elétrons na camada de valência representados até agora. É o total da quantidade de elétrons na camada de valência que calculamos anteriormente e colocamos todos eles na nossa estrutura de pontos. A representação dessa molécula colocamos entre chaves com a indicação que ela está carregada positivamente através de um sinal positivo (+), portanto, esta é a nossa estrutura de pontos para o cátion amônio. Agora, vamos verificar as cargas formais formais para o nitrogênio e o hidrogênio. Redesenhando a estrutura de pontos, vamos colocar não só as ligações mas vamos mostrar os elétrons que fazem parte dela para que possamos analisar melhor como chegamos a carga formal. Por exemplo, vamos calcular a carga formal para o átomo de hidrogênio. Em primeiro lugar, devemos contar o número de elétrons total da camada de valência para o hidrogênio isolado, ou seja, da forma como o encontramos na tabela periódica. Verificando a tabela periódica, vemos que o nitrogênio está no grupo 5, portanto, 5 elétrons na camada de valência para o átomo livre, A melhor forma de observar isso é olhando para a estrutura de pontos como está colocada aqui e assumir que em cada ligação dessa, um elétron é do nitrogênio e outro é do hidrogênio. Cercando, então, nosso átomo de nitrogênio dessa forma, fica fácil observar quantos elétrons estão na camada de valência de ligação para o nitrogênio e são 4 para esse caso, portanto temos 5 menos 4, mais 1 para carga formal, para o átomo de nitrogênio. Observando o átomo de hidrogênio, sabemos que ele está no grupo 1, portanto, 1 elétron na camada de valência para o átomo isolado e temos um elétron na camada de valência de ligação com o átomo de nitrogênio, então, a carga formal para o hidrogênio será 1 menos 1 igual a zero. Vimos como é que se calcula a carga formal, vamos ver, agora, como essa carga formal pode interferir na construção da estrutura de pontos. Por exemplo, a molécula do ácido sulfúrico, primeiro passo é obviamente verificarmos o número de elétrons na camada de valência que vamos lidar para essa molécula aqui. O hidrogênio está no grupo 1 e temos 2 deles, o enxofre está no grupo 6 na tabela periódica, portanto, 6 elétrons na camada de valência, e o oxigênio também está no grupo 6 e temos 4 átomos de oxigênio aqui, portanto 6 vezes 4, dá 24, 24 mais 6, mais 2 igual a 32 elétrons na camada de valência para representarmos na nossa estrutura de pontos para o ácido sulfúrico. O próximo passo é escolher o átomo que ficará no centro, e este será o que tiver menor eletronegatividade com exceção do hidrogênio. Observando a tabela periódica, vemos que o oxigênio está acima do enxofre e, portanto é mais eletronegativo, e consequentemente o enxofre ficará no centro. Então, colocamos o enxofre aqui no centro e este estará ligado a 4 átomos de oxigênio, caso essa construção não esteja fazendo muito sentido para você, sugiro que assista aos vídeos anteriores para ter uma melhor compreensão. Faltaram 2 átomos de hidrogênio. Por se tratar de um ácido, vamos colocar esses ligados ao átomo de oxigênio, vamos ver quantos elétrons na camada de valência representamos até agora. Cada ligação possui 2 elétrons na camada de valência, então temos 2, 4, 6, 8, 10, 12 elétrons na camada de valência representados até agora, e restam 32 menos 12 igual a 20 elétrons na camada de valência para serem representados. O próximo passo é colocar esses elétrons restantes nos átomos externos, obviamente não vamos colocar no hidrogênio, pois este está com a ligação simples e está satisfeito, vamos colocar, então, nos átomos de oxigênio. O oxigênio está no segundo período da tabela periódica e irá seguir a regra do octeto, então, vamos colocar os elétrons nos átomos de oxigênio até que cada átomo atinja 8 elétrons na sua camada de valência. O átomo de oxigênio representado acima tem uma ligação simples e devemos colocar mais 6 elétrons, o átomo de oxigênio lateral tem uma ligação com o enxofre e outra ligação com o hidrogênio. Portanto, tem 4 elétrons na camada de valência e devemos colocar mais 2 pares de elétrons isolados para que este atinja o número de 8 elétrons na camada de valência e siga a regra do octeto. Para a quantidade de elétrons colocados na estrutura de pontos, temos 6 no átomo de oxigênio acima, 6 no átomo de oxigênio abaixo, 4 no átomo de oxigênio do lado esquerdo e 4 no átomo de oxigênio do lado direito, contabilizando um total de 20 elétrons colocados a mais. E assim representamos todos os elétrons da camada de valência que deveriam ser postos na estrutura de pontos. Vemos que, em termos da regra do octeto, esta representação está coerente, pois os átomos de oxigênio estão seguindo a regra do octeto tanto quanto o átomo de enxofre. Agora, vamos pensar um pouco em termos de carga formais para verificarmos se essa é a melhor forma de representar a estrutura de pontos. Para obtermos as cargas formais, vamos representar os elétrons em cada ligação. Temos 2 elétrons de cada ligação, então, vamos calcular a carga formal para esse átomo de oxigênio que está aqui acima. Vamos cercar o átomo de oxigênio dessa forma e vermos que o mesmo está cercado por 7 elétrons em sua camada de valência ligantes. No átomo de oxigênio isolado temos 6, portanto a carga formal para esse átomo de oxigênio é 6 menos 7 igual a -1, que será igual também para o átomo de oxigênio que está abaixo, este também tem carga formal igual a -1. O enxofre, que está no grupo 6 da tabela periódica e tem 6 elétrons na camada de valência no seu estado isolado, percebemos que, nessa situação, quando ligado ao oxigênio, tem apenas 4. Isso resulta em uma carga formal de 6 menos 4 igual a 2, mais 2. O desenho da estrutura de pontos parecem ser correto, mas temos muitas cargas formais aqui, -1, +2, -1. Normalmente a estrutura molecular tende a se organizar de forma a minimizar a quantidade de cargas formais, portanto, vamos redesenhar a estrutura de pontos aqui e observar se podemos organizar os elétrons de forma a fazer isso. Não podemos adicionar mais elétrons, pois já representamos todos os elétrons na camada de valência que calculamos anteriormente. Então, o que pode ser feito é reorganizar a distribuição de elétrons. Movemos, então, 2 elétrons do átomo de oxigênio acima e 2 elétrons do átomo de oxigênio abaixo para formar uma ligação dupla com o átomo de enxofre. O que temos agora é o enxofre no centro ligado ao átomo de oxigênio através de uma ligação dupla, vemos que o átomo de oxigênio acima está com 6 elétrons ligantes, e esse número é igual aos elétrons na camada de valência para o átomo de oxigênio isolado, ou seja, a carga formal, 6 menos 6 igual a zero. E esta será a mesma carga formal para o átomo de oxigênio que está abaixo. E para o átomo de enxofre, temos agora 6 elétrons próximos quando este átomo está ligado, e como o enxofre está no grupo 6, temos a carga formal de 6 menos 6 igual a zero também. Se observamos as cargas formais para os outros 2 átomos de oxigênio, verificamos que as mesmas são igual a zero. Essa estrutura de pontos colocados dessa forma está mais bem representada, pois todas as cargas formais são igual a zero. Se pensarmos em termos da regra do octeto vemos que todos os átomos de oxigênio seguem agora a regra do octeto, o átomo de enxofre excedeu a regra do octeto, está com sua camada de valência expandida, mas está coerente para o enxofre fazer isso uma vez que o mesmo está no período 3 da tabela periódica. Portanto, vimos como as cargas formais podem influenciar quando você está desenhando a estrutura de pontos na sua molécula.