(1,50) (a) Faça a distribuição eletrônica de cada um dos elementos a seguir, indicando claramente os elétrons de valência: \mathrm{H}, \mathrm{C}, \mathrm{N}, \mathrm{O}, \mathrm{S} e Cl. (b) Escreva as estruturas de Lewis para cada um dos seguintes compostos: \mathrm{NCl}_{3}, \mathrm{OCS}, \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{2}, \mathrm{CH}_{3} \mathrm{COO}-\mathrm{CN}^{-}, \mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{NH}_{3}{ }^{+}.
Dados: { }_{16}^{32} \mathrm{~S} ;{ }_{17}^{35} \mathrm{Cl}.

Passo 1

O enunciado pede duas coisas.
(a) Distribuições eletrônicas de \mathrm{H}, \mathrm{C}, \mathrm{N}, \mathrm{O}, \mathrm{S} e \mathrm{Cl}, indicando os elétrons de valência.
(b) Estruturas de Lewis de \mathrm{NCl}_3, \mathrm{OCS}, \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2, \mathrm{CH}_3\mathrm{COO}^- e \mathrm{CN}^- (interpretados como dois ânions separados) e de \mathrm{CH}_3\mathrm{CH}_2\mathrm{NH}_3^+.
Conteúdo: configuração eletrônica (princípio de Aufbau, Pauli e Hund) e regras de Lewis (contagem de elétrons de valência, ligação, pares livres, cargas formais).

Passo 2

Para (a) usamos o princípio de Aufbau: preenchimento de orbitais na ordem
1s,\;2s,\;2p,\;3s,\;3p,\dots
Respeitamos o princípio de exclusão de Pauli e a regra de Hund.
Elétrons de valência são aqueles nos orbitais do nível mais alto (maior n).

Passo 3

Distribuições e valência:
\mathrm{H}: \;1s^1. Elétrons de valência: 1.
\mathrm{C}: \;1s^2\,2s^2\,2p^2. Elétrons de valência: 2s^2\,2p^2=4.
\mathrm{N}: \;1s^2\,2s^2\,2p^3. Elétrons de valência: 5.
\mathrm{O}: \;1s^2\,2s^2\,2p^4. Elétrons de valência: 6.
\mathrm{S}: \;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4. Elétrons de valência: 3s^2\,3p^4=6.
\mathrm{Cl}: \;1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5. Elétrons de valência: 3s^2\,3p^5=7.

Passo 4

Estrutura de Lewis de \mathrm{NCl}_3:
  • Total de elétrons de valência: 5+3\times7=26.
  • Ligações: três ligações simples N–Cl usam 6 elétrons.
  • Restam 20 elétrons para pares livres. Cada Cl recebe 3 pares livres (18 elétrons) e N recebe 1 par livre (2 elétrons).
    Descrição: átomo central N com um par livre e três ligações simples a \mathrm{Cl}, cada \mathrm{Cl} com três pares livres.

Passo 5

Estrutura de Lewis de \mathrm{OCS}:
  • Elétrons de valência: 6+4+6=16.
  • Melhor arranjo: \mathrm{O}= \mathrm{C}= \mathrm{S}. Duas ligações duplas.
  • Ligações usam 8 elétrons, restam 8 para pares livres: \mathrm{O} recebe 2 pares livres, \mathrm{S} recebe 2 pares livres.
    Nenhuma carga formal.

Passo 6

Estrutura de Lewis de \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2:
  • Elétrons de valência: 2\times1+2\times6=14.
  • Esqueleto: \mathrm{H}-\mathrm{O}-\mathrm{O}-\mathrm{H} (ligações simples usam 6 elétrons).
  • Restam 8 elétrons para pares livres: cada O recebe 2 pares livres. Cada H fica sem par livre.

Passo 7

Estruturas de Lewis dos ânions
  1. \mathrm{CH}_3\mathrm{COO}^- (acetato):
    • Elétrons de valência: 3\times4+2\times6+1\times1=24.
    • Fórmula esquelética: \mathrm{CH}_3-\mathrm{C}(=O)-\mathrm{O}^-.
    • Dois centros de ressonância: carga negativa deslocada igualmente entre os dois átomos de oxigênio.
  2. \mathrm{CN}^- (cianeto):
    • Elétrons de valência: 4+5+1=10.
    • Ligação tripla \mathrm{C}\equiv\mathrm{N} (6 elétrons), restam 4 para pares livres.
    • Melhor distribuição: 1 par livre em C, 1 em N. C tem carga formal -1, N tem carga 0.

Passo 8

Estrutura de Lewis de \mathrm{CH}_3\mathrm{CH}_2\mathrm{NH}_3^+ (etilamônio):
  • Elétrons de valência neutros: 2\times1+2\times4+1\times5=15, mais carga +1 → total 14.
  • Esqueleto: \mathrm{CH}_3-\mathrm{CH}_2-\mathrm{N}.
  • N tem quatro ligações (três H e um \mathrm{CH}_2), sem pares livres, obtendo carga formal +1. Cada C e H sem carga.

Resposta

(a)
\mathrm{H}:1s^1 (valência 1);
\mathrm{C}:1s^2\,2s^2\,2p^2 (valência 4);
\mathrm{N}:1s^2\,2s^2\,2p^3 (valência 5);
\mathrm{O}:1s^2\,2s^2\,2p^4 (valência 6);
\mathrm{S}:1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4 (valência 6);
\mathrm{Cl}:1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5 (valência 7).
(b)
\mathrm{NCl}_3: N central com 1 par livre e 3 ligações a Cl, cada Cl com 3 pares livres.
\mathrm{OCS}: O=C=S, cada átomo com 2 pares livres em O e em S.
\mathrm{H}_2\mathrm{O}_2: H–O–O–H, cada O com 2 pares livres.
\mathrm{CH}_3\mathrm{COO}^-: estrutura de ressonância do íon acetato.
\mathrm{CN}^-: C≡N^−, 1 par livre em C (carga −1) e 1 par livre em N.
\mathrm{CH}_3\mathrm{CH}_2\mathrm{NH}_3^+: N com quatro ligações (três H e um CH₂), sem pares livres, carga +1.

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