A amônia ( \mathrm{NH}_{3} ) é um composto utilizado na produção de fertilizantes. O nitrato, na forma de nitrato de sódio ( \mathrm{NaNO}_{3}{ }^{1-} ), 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.
\mathrm{NO}_{3}{ }^{1-} (íon nitrato)

Passo 1

O enunciado pede a estrutura de Lewis do íon nitrato, \mathrm{NO}_{3}^{-}. 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 \mathrm{NO}_{3}^{-}:
– Nitrogênio: \;5 elétrons de valência.
– Cada oxigênio: \;6 elétrons de valência, portanto 3\times6=18.
– Carga extra de -1: mais 1 elétron.
Total = 5 + 18 + 1 = 24 elétrons.

Passo 3

Esqueleto inicial: nitrogênio central ligado a três oxigênios por ligações simples. Cada ligação simples “consome” 2 elétrons:
24 - 3\times2 = 18 elétrons restantes.

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:
3 \times 6 = 18 elétrons usados em pares livres nos oxigênios.
Restam 0 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 =5 - 3 = +2.
– Cada oxigênio: 3 pares livres +1 ligação simples → “7 elétrons” atribuídos
Formal charge =6 - 7 = -1.
Soma das cargas formais = +2 + 3\times(-1) = -1, mas a carga no N está muito alta. Para reduzir, formamos uma dupla ligação N=O.

Passo 6

Ao converter uma das ligações N–O em N=O, obtém-se em cada estrutura de ressonância:
– N fica com 4 ligações (uma dupla + duas simples) → carga formal =+1.
– O da dupla: carga formal =0.
– Cada O das simples: carga formal =-1.
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 \mathrm{NO}_{3}^{-} (híbrido de ressonância):
\boxed{ \begin{gathered} \bigl[\; \begin{array}{c} \displaystyle \overset{-}{\mathrm{O}} \\[-1pt] |\\[-3pt] \mathrm{N}^{+}= \mathrm{O}\\[-3pt] |\\[-1pt] \displaystyle \overset{-}{\mathrm{O}} \end{array} \;\bigr] \;\xleftrightarrow{\quad} \bigl[\; \begin{array}{c} \displaystyle \overset{-}{\mathrm{O}} \\[-1pt] |\\[-3pt] \mathrm{N}^{+}-\mathrm{O}\\[-3pt] |\\[-1pt] \displaystyle \overset{0}{\mathrm{O}} \end{array} \;\bigr] \;\xleftrightarrow{\quad} \bigl[\; \begin{array}{c} \displaystyle \overset{0}{\mathrm{O}} \\[-1pt] |\\[-3pt] \mathrm{N}^{+}-\mathrm{O}\\[-3pt] |\\[-1pt] \displaystyle \overset{-}{\mathrm{O}} \end{array} \;\bigr] \;,\quad\text{carga total}=-1 }]

Exercícios relacionados