A estrutura de pontos de Lewis para O2 ou dioxigênio é a seguinte:
O = O
É uma estrutura muito simples, mas como interpretar esta estrutura de Lewis? Como podemos desenhar uma estrutura de Lewis e usá-la para entender como os átomos se unem para formar moléculas? Vejamos como as estruturas de Lewis são interpretadas e desenhadas.
Fatos sobre o oxigênio (O2)
O2 é um alótropo de oxigênio e é feito de dois átomos de oxigênio ligados entre si. Embora a fórmula química deste alótropo seja O2, é frequentemente referido apenas como oxigénio. A formulação específica do O2 ou dioxigênio é um dos compostos elementares mais comuns do planeta, constituindo cerca de 20,8% da atmosfera terrestre. O dioxigênio (O2) é usado na respiração celular por muitos organismos vivos, usado para criar energia junto com açúcares.
Como interpretar uma estrutura de Lewis
As estruturas de Lewis são diagramas que representam átomos e as ligações entre eles. As letras representam os átomos encontrados na molécula, com letras específicas representando diferentes elementos. Enquanto isso, os traços representam as ligações entre os diferentes átomos. Os pontos também podem ser encontrados na estrutura de Lewis, usados ​​​​para representar ligações (como traços) ou para significar pares isolados. Pares de elétrons solitários são frequentemente representados por pontos circundando átomos individuais. Enquanto isso, as ligações duplas são representadas por linhas duplas, estendendo naturalmente a ideia de que as linhas simples representam uma ligação simples entre átomos.
“Podemos dizer que uma substância básica é aquela que possui um par isolado de elétrons que pode ser usado para completar o grupo estável de outro átomo, e que um ácido é aquele que pode empregar um par isolado de outra molécula para completar o grupo estável. de um de seus próprios átomos.” -Gilbert Newton Lewis
A regra do octeto é uma regra que afirma que a configuração eletrônica dos gases nobres pode ser facilmente alcançada através da formação de ligações de pares de elétrons entre os átomos. Muitos átomos têm pares de elétrons em seu octeto que não são compartilhados entre átomos diferentes, pares encontrados por conta própria. Por esta razão, esses elétrons não ligantes são chamados de pares solitários. Embora os pares isolados não estejam envolvidos na formação de ligações entre átomos, as estruturas de Lewis devem sempre ser desenhadas com os pares isolados refletidos.
Como desenhar uma estrutura de pontos Lewis
Como as estruturas de Lewis são apenas representações gráficas da ligação entre vários átomos, elas podem ser usadas para ajudar a prever como os átomos se unirão para criar moléculas. As estruturas de Lewis podem ajudar a compreender como os elétrons se ligam e como o layout da molécula é afetado pelo número de elétrons presentes na camada de valência do elétron. Desenhar você mesmo a estrutura de Lewis pode facilitar a compreensão e a interpretação das estruturas de Lewis e, portanto, é aconselhável dividir a criação da estrutura de Lewis em algumas etapas simples.
A primeira parte da criação de uma estrutura de Lewis é analisar a molécula como um todo e contar quantos elétrons de valência a molécula possui no total. Todos os elétrons de valência na molécula devem ser contabilizados. Elétrons de valência são os elétrons encontrados na camada mais externa do átomo, chamada de camada de valência. Os átomos possuem diferentes camadas de camadas e cada uma dessas camadas possui seu próprio número de elétrons. No entanto, os eletrões encontrados nas camadas internas geralmente não são tidos em conta quando se analisa a ligação dos átomos porque, normalmente, apenas os eletrões da camada de valência podem formar ligações com outros átomos. Como os elétrons da camada de valência são os elétrons que criam as moléculas, é importante saber quantos elétrons de valência a molécula possui no total para desenhar uma estrutura de Lewis.
“A beleza de um ser vivo não está nos átomos que o compõem, mas na maneira como esses átomos são reunidos.” - Carl sagan
A segunda fase do desenho do diagrama de Lewis é determinar quantos elétrons e um determinado átomo são necessários para ser feliz ou satisfeito. Os átomos devem ter uma certa quantidade de elétrons em sua camada externa para serem satisfeitos, ou não desejarem mais elétrons na camada externa. Embora a camada externa do elétron não esteja necessariamente em sua capacidade máxima neste estado, adicionar mais elétrons torna-se cada vez mais difícil. Uma heurística que pode ser utilizada para determinar quantos elétrons são exigidos por um elemento para ser satisfeito é a regra do octeto, que se refere ao fato de que muitos dos elementos encontrados na tabela periódica, os elementos do grupo principal, tendem a exigir oito elétrons. dentro de sua camada mais externa para serem satisfeitos.
A terceira parte da criação de uma estrutura de pontos de Lewis é calcular o número geral de ligações que a molécula possui. Ligações covalentes são ligações que formam pares de elétrons, criados quando o elétron de um átomo se une ao elétron do outro átomo na ligação. Ao fazer isso, lembre-se de que você determinou o número de elétrons necessários para criar uma ligação na Etapa 2 da criação da estrutura de Lewis. Você também deve saber o número de elétrons presentes na camada de valência de cada átomo individual, já que calculou isso na Etapa 1. Deve ser bastante fácil determinar o número total de ligações dentro da molécula, pois tudo o que você precisa fazer é subtrair o número de átomos que os octetos exigem para ser completados do número total de elétrons de valência. Certifique-se de dividir o número de elétrons pela metade porque são necessários dois elétrons para cada ligação.
A quarta etapa na criação de uma estrutura de pontos de Lewis é selecionar um átomo central. O átomo central é o átomo do qual os outros átomos se ramificarão. Como mencionado acima, o átomo central na estrutura de Lewis é geralmente o átomo que possui a eletronegatividade mais baixa ou a valência eletrônica mais alta. Pode-se usar a tendência de eletronegatividade na tabela periódica para identificar a eletronegatividade de um determinado átomo. Existem também tabelas que possuem valores específicos de eletronegatividade que podem ser consultados. A tendência da eletronegatividade descreve uma tendência encontrada na tabela periódica onde a eletronegatividade aumenta à medida que se segue a tabela da esquerda para a direita e diminui à medida que se segue a tabela para baixo. Átomos de halogênio e átomos de hidrogênio geralmente não são selecionados como átomo central porque normalmente aparecem na parte externa da molécula.
Uma vez selecionado um átomo central, a estrutura esquelética da molécula pode ser desenhada. Comece desenhando o átomo central e depois desenhe os átomos que o rodeiam. Conecte os átomos circundantes ao átomo central com linhas que representam ligações. O átomo central de uma molécula é capaz de se unir a até quatro outros átomos. Após o átomo central ter sido desenhado, juntamente com suas conexões com outros átomos, você pode colocar elétrons ao redor dos átomos. Os elétrons não ligados devem ser desenhados na parte externa dos átomos. São necessários octetos completos na parte externa dos átomos, o que significa que se você descobrir repentinamente que não tem a quantidade correta de elétrons para circular, a estrutura esquelética que foi desenhada antes estava alinhada incorretamente.
Pode ser necessário experimentar primeiro, aprendendo as complexidades do desenho da estrutura por tentativa e erro, embora isso se torne mais fácil com a prática. Depois de desenhar o átomo central e seus átomos ramificados, os elétrons que não foram utilizados devem ser desenhados ao redor do átomo central. A conclusão do octeto significa que quaisquer ligações restantes devem ser formadas por ligações duplas, que você pode representar desenhando duas linhas paralelas uma à outra. Se o átomo não for uma das exceções à regra do octeto, mas possuir mais de oito elétrons, é provável que tenha sido cometido um erro na contagem de elétrons durante a Etapa 1 do processo.
Diferenças entre estruturas de Lewis e moléculas reais
A criação de uma estrutura de Lewis ajuda a facilitar a intuição da formação e da estrutura das moléculas. No entanto, é importante saber que modelos como a estrutura de Lewis requerem um certo grau de simplificação e, portanto, existem diferenças entre as estruturas de Lewis e a estrutura das moléculas no mundo real. Uma das maneiras pelas quais as moléculas reais e as estruturas de Lewis são diferentes é que os átomos são capazes de formar moléculas instáveis. Enquanto isso, quando as estruturas de Lewis são criadas, a suposição é que os átomos terão preenchido, ou estão procurando preencher, suas camadas de valência. É mais provável que o número de elétrons na camada de valência de um átomo exceda oito quando o número atômico de um elemento for maior.
“Somos todos apenas subprodutos de átomos que tentam compreender a si próprios e os limites das suas capacidades.” — Dido Stargaze
Elementos com números atômicos mais elevados têm maior probabilidade de ter números de elétrons de valência superiores a oito e, por causa dessa estrutura de Lewis, geralmente não são feitos de moléculas de metais de transição, uma vez que frequentemente têm mais de oito elétrons em suas camadas de valência. Metais de transição como lantanídeos e actinídeos são exemplos de elementos com mais de oito elétrons de valência. Por estas razões, deve-se lembrar que, embora as estruturas de Lewis possam ser extremamente úteis na compreensão de como as moléculas se formam, elas não representam perfeitamente como os átomos interagem para formar moléculas no mundo real.
Determinando o número de elétrons de valência com a tabela periódica
Conforme mencionado acima, é possível determinar quantos elétrons de valência possuem os átomos de um elemento específico consultando a tabela periódica dos elementos. Os elementos encontrados na tabela periódica são organizados em padrões, colunas e linhas específicas. Os grupos (colunas) na tabela periódica são organizados de acordo com o quão quimicamente reativos eles são, ou, dito de outra forma, pelo número de elétrons de valência que os átomos do elemento possuem.
Todos os grupos/colunas da tabela periódica dos elementos possuem o mesmo número de elétrons em sua camada de valência. Isto pode ser confirmado verificando o número de elétrons de valência no primeiro grupo da tabela periódica. O grupo um da tabela periódica contém elementos como sódio, potássio, hidrogênio e césio. Cada grupo de elementos da tabela periódica possui exatamente um elétron em sua camada de valência. Enquanto isso, os elementos encontrados no grupo dois têm dois elétrons de valência, incluindo elementos como magnésio e berílio.
Esta tendência é conhecida como tendência de eletronegatividade e continua em toda a tabela periódica, com exceção dos metais de transição no meio da tabela. Esses metais são ignorados ao agrupar os elétrons por números de elétrons de valência. Fora desta exceção, a tendência na tabela periódica é verdadeira e pode ser usada para determinar o número de elétrons de valência que um elemento possui. Os elementos do grupo 8 da tabela periódica já possuem elétrons em sua camada de valência e são chamados de gases nobres.