A amônia (
) é um composto utilizado na produção de fertilizantes. O nitrato, na forma de nitrato de sódio (
), é empregado na produção de explosivos. A fim de se obter uma perspectiva da estrutura e da química destes compostos, desenhe a estrutura de Lewis para cada uma das espécies abaixo.
(íon nitrato)
Passo 1
O enunciado pede a estrutura de Lewis do íon nitrato,
. Este exercício envolve química inorgânica básica e o método de desenho de estruturas de Lewis, que consiste em (i) contar elétrons de valência, (ii) montar o esqueleto da molécula, (iii) distribuir elétrons para completar octetos e (iv) verificar e ajustar cargas formais.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência em
:
– Nitrogênio: elétrons de valência.
– Cada oxigênio: elétrons de valência, portanto
.
– Carga extra de : mais
elétron.
Total = elétrons.
– Nitrogênio:
– Cada oxigênio:
– Carga extra de
Total =
Passo 3
Esqueleto inicial: nitrogênio central ligado a três oxigênios por ligações simples. Cada ligação simples “consome” 2 elétrons:
Passo 4
Distribuição preliminar dos 18 elétrons restantes para completar octetos dos átomos de oxigênio:
Cada oxigênio precisa de 8 elétrons ao seu redor. Já há 2 em cada ligação com o N, faltam 6 para cada um:
Cada oxigênio precisa de 8 elétrons ao seu redor. Já há 2 em cada ligação com o N, faltam 6 para cada um:
Restam
elétrons para colocar em N, que fica sem pares livres.
Passo 5
Cálculo das cargas formais na disposição só com ligações simples:
– Nitrogênio: possui 3 ligações simples, sem pares livres → possui “3 elétrons” atribuídos
Formal charge .
– Cada oxigênio: 3 pares livres ligação simples → “7 elétrons” atribuídos
Formal charge .
Soma das cargas formais = , mas a carga no N está muito alta. Para reduzir, formamos uma dupla ligação
.
– Nitrogênio: possui 3 ligações simples, sem pares livres → possui “3 elétrons” atribuídos
Formal charge
– Cada oxigênio: 3 pares livres
Formal charge
Soma das cargas formais =
Passo 6
Ao converter uma das ligações N–O em
, obtém-se em cada estrutura de ressonância:
– N fica com 4 ligações (uma dupla + duas simples) → carga formal .
– O da dupla: carga formal .
– Cada O das simples: carga formal .
Como a dupla pode estar em qualquer um dos três oxigênios, há três estruturas de ressonância equivalentes. A forma real é o híbrido dessas três.
– N fica com 4 ligações (uma dupla + duas simples) → carga formal
– O da dupla: carga formal
– Cada O das simples: carga formal
Como a dupla pode estar em qualquer um dos três oxigênios, há três estruturas de ressonância equivalentes. A forma real é o híbrido dessas três.
Resposta
Estrutura de Lewis de
(híbrido de ressonância):
]