Estruturas de Lewis - Carga Formal

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Exceções à Teoria dos Octetos
Átomo 
Existem três classes de exceções à regra do octeto: 
• Moléculas com número ímpar de elétrons; 
• Moléculas nas quais um átomo tem menos de um octeto, ou seja, moléculas deficientes em elétrons; 
• Moléculas nas quais um átomo tem mais do que um octeto, ou seja, moléculas com expansão de octeto. 
Número ímpar de elétrons 
 Poucos exemplos. 
Geralmente, moléculas como ClO2, NO e NO2 têm um número ímpar de elétrons.
Deficiência em elétrons
Relativamente raro.
As moléculas com menos de um octeto são típicas para compostos dos Grupos 1A, 2A, e 3A.
O exemplo mais típico é o BF3.
Em algumas moléculas determinados átomos não seguem a regra do octeto
Átomo central com menos de 8 elétrons na camada de valência (CV)
Expansão do octeto 
Esta é a maior classe de exceções.
Os átomos do 3º período em diante podem acomodar mais de um octeto.
Além do terceiro período, os orbitais d são baixos o suficiente em energia para participarem de ligações e receberem a densidade eletrônica extra.
Átomo central com mais de 8 elétrons na CV devido a expansão da CV a partir de elementos do 3ºperíodo
Por exemplo, consideremos a molécula de pentacloreto de fósforo, PCl5 na qual o átomo de fósforo é ligado covalentemente a cinco átomos de cloro. 
O número total de elétrons de valência é 40 (5 do P e 35 dos cinco átomos de Cl). 
O P é o átomo central e forma cinco ligações:
a camada de valência do átomo de fósforo
 possui 10 elétrons.
Os orbitais ocupados pelos cinco pares são os orbital 3s, os três orbitais 3p e um dos orbitais 3d do fósforo. 
Neste caso, dizemos que a camada de valência se expandiu, de maneira a acomodar os cinco pares de elétrons. 
A expansão da camada de valência somente é possível se o átomo tem orbitais nd ou(n -1)d que podem ser usados além dos orbitais ns e np. As camadas de valência de átomos dos primeiro e segundo períodos não podem ser expandidas porque não existe 1d e 2d
Estruturas de ressonância 
A estrutura de Lewis é um resumo esquemático do papel representado pelos elétrons de valência na molécula. 
Algumas vezes, entretanto, não é possível representar uma partícula com uma única, estrutura de Lewis
Exemplo: experimentalmente, o ozônio tem duas ligações idênticas, ao passo que a estrutura de Lewis requer uma simples (mais longa) e uma ligação dupla (mais curta). 
Estruturas de ressonância 
As estruturas de ressonância são tentativas de representar uma estrutura real, que é uma mistura entre várias possibilidades extremas.
Exemplo: no ozônio, as possibilidades extremas têm uma ligação dupla e uma simples. 
A estrutura de ressonância tem duas ligações idênticas de caráter intermediário. 
Estruturas de ressonância 
Estruturas de ressonância 
Estruturas de ressonância 
Estruturas de ressonância 
Exemplos comuns: O3, NO3-, SO42-, NO2 e benzeno. 
Ressonância no benzeno 
O benzeno consiste de seis átomos de carbono em um anel hexagonal. Cada átomo de C está ligado a dois outros átomos de C e um átomo de hidrogênio. 
Existem ligações simples e duplas alternadas entre os átomos de C. 
A estrutura experimental do benzeno mostra que todas as ligações C-C têm o mesmo comprimento. 
Escrevemos as estruturas de ressonância para o benzeno de tal forma que haja ligações simples entre cada par de átomos de C e os seis elétrons adicionais estejam deslocalizados por todo o anel:
A mesma forma, sua estrutura mostra que o benzeno é plano. 
Carga formal
É possível desenhar mais de uma estrutura de Lewis obedecendo-se a regra do octeto para todos os átomos.
Para determinar qual estrutura é mais razoável, usamos a carga formal.
A carga formal é a carga que um átomo teria em uma molécula se todos os outros átomos tivessem a mesma eletronegatividade.
CF = EV –(1/2 EL + ENL)
onde,
–EV = elétrons de valência
–EL = elétrons ligantes
–ENL = elétrons não ligantes
Em relação as cargas formais não são eletrostaticamente favoráveis:
Cargas iguais em átomos adjacentes;
Cargas opostas em átomos não adjacentes;
Cargas múltiplas em qualquer átomo;
Cargas em desacordo com as eletronegatividades dos átomos
A estrutura mais estável tem:
Para moléculas, uma estrutura de Lewis que não tenha cargas formais é preferível a uma estrutura em que as cargas formais estejam presentes;
 Estruturas de Lewis com cargas formais elevadas são menos plausíveis do que com cargas formais baixas;
Dentre estruturas de Lewis com distribuições semelhantes de cargas formais, a mais plausível é aquela em que as cargas formais negativas estão nos átomos mais eletronegativos.
Calcule a carga formal do SO2
Calcule a carga formal do ClO4-1
 CF = EV –(1/2 EL + ENL)