Analisando a estrutura do óxido binário
, pode-se afirmar que a geometria da molécula e a última camada eletrônica do átomo central são, respectivamente,
a) angular e completa.
b) linear e incompleta.
c) angular e incompleta.
d) linear e completa.
a) angular e completa.
b) linear e incompleta.
c) angular e incompleta.
d) linear e completa.
Passo 1
O que o enunciado pede: identificar (1) a geometria molecular da molécula neutra
e (2) se a última camada eletrônica (camada de valência) do átomo central está completa ou incompleta.
Informações dadas (explicitadas a partir do enunciado):
- A molécula é o óxido binário neutro
. - Não há outras informações numéricas; tudo que precisamos pode ser obtido contando elétrons e aplicando regras de estrutura de Lewis/VSEPR.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência (passo essencial para desenhar a estrutura de Lewis).
- Nitrogênio:
elétrons de valência. - Dois oxigênios:
elétrons de valência.
Total de elétrons de valência disponíveis:
Como
é ímpar, a espécie neutra
tem elétron desemparelhado (é um radical). Esse elétron ímpar vai influenciar tanto a estrutura de Lewis quanto a geometria.
Passo 3
Montagem da estrutura de Lewis e verificação da camada de valência do nitrogênio.
- Coloca-se o N no centro ligado aos dois O por ligações simples inicialmente. Essas duas ligações consomem
elétrons, sobrando elétrons para distribuir como pares de elétrons. - Para completar octetos nos oxigênios com ligações simples, cada O precisa de mais 6 elétrons (3 pares), então usa-se
elétrons para os dois O. Depois disso sobra elétron, que fica como elétron desemparelhado (não pareado) no nitrogênio. - Contagem dos elétrons ao redor do nitrogênio nessa estrutura: N participa de uma ligação dupla efetiva numa das ressonâncias (ver abaixo), mas no esquema que acabamos de montar N tem:
-
elétrons provenientes da ligação dupla (em uma das ressonâncias), -
elétrons da ligação simples, -
elétron não pareado.
Somando:
-
Logo, o nitrogênio não atinge o octeto (faltam
elétron): sua camada de valência está incompleta.
Observação sobre ressonância: as estruturas de Lewis melhores para
são estruturas ressonantes onde a dupla ligação pode estar ora com um O, ora com o outro; porém mesmo considerando a ressonância o número de elétrons em torno de N é
em média — o octeto não é completado para a espécie neutra. Portanto o átomo central tem a camada de valência incompleta.
Passo 4
Determinar a geometria usando VSEPR (Teoria da Repulsão dos Pares de Elétrons da Camada de Valência).
- Em VSEPR contamos domínios eletrônicos ao redor do átomo central: aqui há duas regiões de ligação (N–O e N–O) e mais um domínio correspondente ao elétron desemparelhado. Isso totaliza
domínios eletrônicos. - Três domínios eletrônicos dão uma geometria eletrônica trigonal plana; removendo um domínio (o elétron não ligado ou não pareado) a geometria molecular resultante é angular (curvada, “bent”).
- Em particular, não é linear (linear corresponderia a apenas 2 domínios eletrônicos dispostos em
). Portanto a forma molecular é angular (dobrada).
Passo 5
Conexão final entre os dois itens pedidos
- Geometria: angular (bent) por ter 3 domínios eletrônicos (2 ligações + 1 elétron desemp.).
- Camada do átomo central (N): incompleta — N não alcança o octeto na espécie neutra
(tem 7 elétrons ao seu redor).
Resposta
c) angular e incompleta.