A azida de nitrogênio, HN3, é um líquido que explode violentamente quando submetido a impactos. Na molécula de HN3, um comprimento de ligação N-N foi medido em 112 pm e o outro com 124 pm. Desenhe todas as estruturas de Lewis possíveis para essa espécie e indique aquela que justifique essas observações experimentais.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão fala sobre a azida de nitrogênio, HN3, que é um líquido explosivo quando sofre impactos. Na molécula, temos dois comprimentos de ligação N-N medidos: um de 112 pm e outro de 124 pm. Nosso objetivo aqui é desenhar todas as estruturas de Lewis possíveis para essa molécula e identificar qual delas explica esses comprimentos de ligação que observamos. Para isso, vamos precisar entender como montar estruturas de Lewis e como elas influenciam nos comprimentos das ligações químicas.

Passo 2

Primeiro, vamos contar os elétrons de valência da molécula HN3. Cada átomo de hidrogênio (H) tem 1 elétron de valência, cada nitrogênio (N) tem 5 elétrons de valência. Como temos 1 H e 3 N, o total de elétrons de valência é:
1 times 1 + 3 times 5 = 1 + 15 = 16 elétrons é
Então, temos 16 elétrons para distribuir nas nossas estruturas de Lewis.

Passo 3

Vamos desenhar as possíveis estruturas de Lewis para HN3. Uma estrutura comum para essa molécula é linear, com H ligado ao N central, que por sua vez está ligado aos outros dois N. As possíveis estruturas podem variar na distribuição de ligações simples e triplas entre os nitrogênios. Por exemplo:
  1. H–N–N≡N
  2. H–N≡N–N
  3. H–N=N=N
Cada uma dessas estruturas distribui os elétrons de maneira diferente, formando ligações simples, duplas ou triplas entre os átomos de nitrogênio.

Passo 4

Agora, vamos analisar qual dessas estruturas faz mais sentido com base nos comprimentos de ligação observados. Sabemos que ligações triplas são mais curtas que ligações duplas, que por sua vez são mais curtas que ligações simples. Observamos que temos uma ligação de 112 pm e outra de 124 pm entre os nitrogênios. A estrutura que melhor se ajusta a esses valores é a primeira:
HNN≡N
Nessa estrutura, temos uma ligação simples (N–N) e uma ligação tripla (N≡N), o que explica os diferentes comprimentos medidos.

Resposta

A estrutura de Lewis que melhor justifica os comprimentos de ligação observados na HN3 é:
HNN≡N
Nesta estrutura, a ligação simples NN mede 124 pm e a ligação tripla N≡N mede 112 pm, correspondendo aos valores experimentais.

Exercícios relacionados