2.5 Identificação de Pares Isolados

Agora vamos nos concentrar nos átomos de carbono com carga

negativa. A fim de ter uma carga formal negativa, um átomo de carbono

tem que ter um elétron adicional. Em outras palavras, ele tem que ter cinco

elétrons de valência. Dois desses elétrons irão formar um par isolado e os

outros três elétrons serão usados para formar ligações:

 

Em resumo, tanto C+ quanto C− terão apenas três ligações. A diferença entre

eles é a natureza do quarto orbital. No caso do C+, o quarto orbital está

vazio. No caso do C−, o quarto orbital contém um par isolado de elétrons.

 

2.5 Identificação de Pares Isolados

 

Para determinar a carga formal de um átomo, temos de saber quantos pares

isolados ele tem. Por outro lado, temos que conhecer a carga formal, a fim

de determinar o número de pares isolados em um átomo. Para entender isso,

vamos examinar um caso em que nem pares isolados nem cargas formais

estão representados:

 

ATENÇÃO

Cargas formais têm sempre que ser representadas e nunca podem ser omitidas, ao contrário de pares isolados que podem ser omitidos em uma estrutura em bastão.

Se os pares isolados fossem mostrados, então poderíamos determinar a

carga (dois pares isolados significaria uma carga negativa, e um par isolado

significaria uma carga positiva). Alternativamente, se a carga formal fosse

mostrada, então poderíamos determinar o número de pares isolados (uma

carga negativa significaria dois pares isolados, e uma carga positiva

significaria um par isolado).

Portanto, uma estrutura em bastão só será clara se ela contiver ou todos

os pares isolados ou todas as cargas formais. Uma vez que existem

normalmente muitos mais pares isolados do que cargas formais em qualquer

estrutura, os químicos têm adotado a convenção de sempre representar as

cargas formais, o que nos permite deixar de fora os pares isolados.

Agora vamos começar a praticar a identificação de pares isolados

quando eles não estão representados. O exemplo a seguir vai demonstrar a

metodologia:

 

A fim de determinar o número de pares isolados no átomo de oxigênio,

simplesmente utilizamos o processo em duas etapas descrito na Seção 1.4

para o cálculo de cargas formais:

 

1. Determinamos o número apropriado de elétrons de valência para o

átomo. O oxigênio está na coluna 6A da tabela periódica e, portanto,

deve ter seis elétrons de valência.

 

2. Determinamos se o átomo realmente apresenta o número apropriado de

elétrons. Esse átomo de oxigênio tem uma carga formal negativa, o que

significa que ele tem que ter um elétron extra. Portanto, esse átomo de

oxigênio tem que ter 6 + 1 = 7 elétrons de valência. Um desses elétrons

está sendo usado para formar a ligação C —O, o que deixa seis elétrons

para serem alojados como pares isolados. Esse átomo de oxigênio tem

que ter, portanto, três pares isolados:

 

O processo anterior representa uma metodologia importante; no entanto, é

ainda mais importante se familiarizar bastante com os átomos para que o

processo se torne desnecessário. Há apenas alguns poucos padrões que têm

que ser reconhecidos. Vamos usá-los metodicamente, começando com o

oxigênio. A Tabela 2.2 resume os padrões importantes que você vai

encontrar para os átomos de oxigênio.

 

• Uma carga negativa corresponde a uma ligação e três pares

isolados.

 

• A ausência de carga corresponde a duas ligações e dois pares

isolados.

 

• Uma carga positiva corresponde a três ligações e um par isolado.

 

TABELA 2.2 CARGA FORMAL SOBRE UM ÁTOMO DE OXIGÊNIO ASSOCIADA A UM DETERMINADO NÚMERO

DE LIGAÇÕES E PARES ISOLADOS

 

Exemplos: Exemplos: Exemplos:

DESENVOLVENDO A APRENDIZAGEM

 

2.4 IDENTIFICAÇÃO DE PARES ISOLADOS EM ÁTOMOS DE OXIGÊNIO

APRENDIZAGEM

Represente todos os pares isolados na seguinte estrutura:

 

SOLUÇÃO

 

O átomo de oxigênio na estrutura anterior tem uma carga formal positiva e três ligações. É

preferível reconhecer o padrão, ou seja, uma carga positiva e três ligações signi cam que o

oxigênio tem apenas um par isolado:

 

ETAPA 1

Determinação do número adequado de elétrons de valência.

 

ETAPA 2

Análise da carga formal e determinação do número real de elétrons de valência.

ETAPA 3

Contagem do número de ligações e determinação de quantos elétrons de valência reais têm que

ser pares isolados.

 

Alternativamente, e menos preferivelmente, é possível calcular o número de pares isolados

utilizando as duas etapas a seguir. Primeiro, determinamos o número apropriado de elétrons de

valência para o átomo. O oxigênio está na coluna 6A da tabela periódica e, portanto, deve ter

seis elétrons de valência. Em seguida, determinamos se o átomo realmente apresenta o número

apropriado de elétrons. Esse átomo de oxigênio tem uma carga positiva, o que signi ca que está

faltando um elétron: 6 − 1 = 5 elétrons de valência. Três desses cinco elétrons estão sendo

usados para formar ligações, o que deixa apenas dois elétrons para um par isolado. Este átomo

de oxigênio tem apenas um par isolado.

 

PRATICANDO

o que você aprendeu

 

2.14 Represente todos os pares isolados em cada um dos átomos de oxigênio nas substâncias

vistas a seguir. Antes de fazer isso, reveja a Tabela 2.2, e depois retorne para estes problemas.

Tente identi car todos os pares isolados, sem ter que contar. Então, conte para ver se você estava

correto.

 

APLICANDO

o que você aprendeu

2.15 Um carbeno é um intermediário altamente reativo em que um átomo de carbono tem

um par isolado e nenhuma carga formal:

 

Quantos átomos de hidrogênio estão ligados ao átomo de carbono central na estrutura anterior?

 

é necessário PRATICAR MAIS? Tente Resolver o Problema 2.43

 

Agora vamos olhar para os padrões comuns dos átomos de nitrogênio. A

Tabela 2.3 mostra os padrões importantes que você vai encontrar com

átomos de nitrogênio. Em resumo:

 

• Uma carga negativa corresponde a duas ligações e dois pares

isolados.

 

• Uma ausência de carga corresponde a três ligações e um par

isolado.

 

• Uma carga positiva corresponde a quatro ligações e nenhum par

isolado.

 

TABELA 2.3 CARGA FORMAL SOBRE UM ÁTOMO DE NITROGÊNIO ASSOCIADO A UM DETERMINADO

NÚMERO DE LIGAÇÕES E PARES ISOLADOS

 

Exemplos: Exemplos: Exemplos:

DESENVOLVENDO A APRENDIZAGEM

 

 

2.5 IDENTIFICAÇÃO DE PARES ISOLADOS SOBRE ÁTOMOS DE NITROGÊNIO

APRENDIZAGEM

Represente quaisquer pares isolados associados aos átomos de nitrogênio na seguinte estrutura:

 

SOLUÇÃO

 

O átomo de nitrogênio de cima tem uma carga formal positiva e quatro ligações. O nitrogênio

inferior tem três ligações e nenhuma carga formal. É preferível simplesmente reconhecer que o

átomo de nitrogênio superior não deve ter pares isolados e que o átomo de nitrogênio inferior

deve ter um par isolado:

 

ETAPA 1

Determinação do número apropriado de elétrons de valência.

ETAPA 2

Análise da carga formal e determinação do número real de elétrons de valência.

 

ETAPA 3

Contagem do número de ligações e determinação de quantos elétrons de valência reais devem

ser pares isolados.

 

Alternativamente, e menos preferivelmente, é possível calcular o número de pares isolados

utilizando as duas etapas a seguir. Primeiro, determinamos o número apropriado de elétrons de

valência para o átomo. Cada átomo de nitrogênio tem cinco elétrons de valência. Em seguida,

determinamos se cada átomo realmente apresenta o número apropriado de elétrons. O átomo

de nitrogênio superior tem uma carga positiva, o que signi ca que está faltando um elétron.

Este átomo de nitrogênio, na verdade só tem quatro elétrons de valência. Uma vez que o átomo

de nitrogênio tem quatro ligações, ele está utilizando cada um dos seus quatro elétrons para

formar uma ligação. Esse átomo de nitrogênio não possui nenhum par isolado. O átomo de

nitrogênio inferior não tem nenhuma carga formal, de modo que esse átomo de nitrogênio deve

estar usando cinco elétrons de valência. Ele tem três ligações, o que signi ca que existem dois

elétrons sobrando, ou seja, formando um par isolado.

 

PRATICANDO

o que você aprendeu

 

2.16 Represente todos os pares isolados em cada um dos átomos de nitrogênio presentes nas

substâncias vistas a seguir. Primeiro, faça uma revisão da Tabela 2.3 e depois retorne para estes

problemas. Tente identi car todos os pares isolados, sem ter que contar. Então, conte para ver se

você estava correto.

APLICANDO

o que você aprendeu

 

2.17 Cada uma das substâncias vistas a seguir contém átomos de oxigênio e de nitrogênio.

Identi que todos os pares isolados em cada uma das seguintes substâncias:

 

2.18 Identi que o número de pares isolados em cada uma das seguintes substâncias:

 

2.19 Aminoácidos são substâncias biológicas com a estrutura vista a seguir, em que o grupo R

pode variar. A estrutura e função biológica dos aminoácidos serão discutidas no Capítulo 25, do

Volume 2. Identi que o número total de pares isolados presentes em um aminoácido, admitindo

que o grupo R não contém átomos com pares isolados.