O brometo de nitrosila, NOBr, é preparado pela reação direta entre o NO e o Br
.
Entretanto, o composto se dissocia facilmente na temperatura ambiente:
a) Se forem misturados
de NO e
de
, quantos gramas de NOBr se podem preparar?
b) Qual é o reagente limitante? E quanto resta em massa do reagente que não reagiu?
c) Se o átomo de N for o átomo central do brometo de nitrosila, qual estrutura de Lewis da molécula?
d) Qual é a geometria dos pares de elétrons do NOBr? Qual é a geometria da molécula? A molécula á polar?
b) Qual é o reagente limitante? E quanto resta em massa do reagente que não reagiu?
c) Se o átomo de N for o átomo central do brometo de nitrosila, qual estrutura de Lewis da molécula?
d) Qual é a geometria dos pares de elétrons do NOBr? Qual é a geometria da molécula? A molécula á polar?
Passo 1
O enunciado dá a reação
e depois a reação reversível (dissociação). Perguntas pedidas:
a) Quantos gramas de podem ser preparados a partir de
de
e
de
?
b) Qual é o reagente limitante? Quanto em massa do reagente em excesso resta sem reagir?
c) Se o átomo de N for o central do , qual é a estrutura de Lewis da molécula?
d) Qual é a geometria dos pares de elétrons ao redor do N? Qual é a geometria molecular? A molécula é polar?
a) Quantos gramas de
b) Qual é o reagente limitante? Quanto em massa do reagente em excesso resta sem reagir?
c) Se o átomo de N for o central do
d) Qual é a geometria dos pares de elétrons ao redor do N? Qual é a geometria molecular? A molécula é polar?
Informações relevantes fornecidas e úteis para resolver o problema:
- Massas iniciais:
, . - Reação estequiométrica:
reagem com para formar . - Vou usar massas molares aproximadas (típicas da tabela periódica):
, , (todas em ). A resolução começa a partir daqui.
Passo 2
Calcular as massas molares dos compostos usados (soma das massas atômicas; explicação rápida: a massa molar de uma molécula é a soma das massas molares dos átomos que a compõem).
Passo 3
Converter as massas dadas em números de mols (regra:
). Isso é importante porque reações químicas são controladas por mols (estequiometria).
Cálculo para :
Cálculo para
Cálculo para
:
(Observação: arredondei para quatro casas decimais nos mols para manter precisão suficiente para a prova.)
Passo 4
Determinar o reagente limitante usando a estequiometria da reação. A equação balanceada diz que
Logo, a razão necessária é
Verificamos qual reagente seria suficiente: para consumir todo o
disponível, a quantidade de
necessária seria
Comparamos com o que temos:
. Portanto não há
suficiente para reagir com todo o
— o
é o reagente limitante. (Explicação conceitual: o reagente limitante é aquele que se esgota primeiro, determinando a quantidade máxima de produto formada.)
Passo 5
Calcular quantos mols de
se formam quando todo o
é consumido. Pela estequiometria:
ou seja,
produz
. Assim
Converter para massa:
(Interpretação: com o
limitante, no máximo formam-se aproximadamente
de
.)
Passo 6
Calcular quanto de
foi consumido e quanto resta. Pela estequiometria:
Portanto, o número de mols de
consumidos quando
reage é
Mols de
que restam:
Converter para massa:
(Conclusão numérica: sobra cerca de
de
.)
Passo 7
Construir a estrutura de Lewis do
com o N central — vou explicar passo a passo (regra geral: contar elétrons de valência, montar ligações simples, completar octetos e ajustar com ligações múltiplas se necessário para minimizar cargas formais).
- Contagem de elétrons de valência totais:
- Montagem inicial: N como átomo central ligado a O e a Br por ligações simples usa
elétrons; restam elétrons para distribuir como pares isolados. - Distribuir pares para completar octetos de O e Br primeiro: O recebe 3 pares (6 elétrons) para ficar com octeto (com a ligação simples teria 8 contando a ligação), Br recebe 3 pares (6 elétrons). Isso usa
dos elétrons restantes, sobrando 2 elétrons que caem como um par isolado no N. - Agora contagem ao redor do N: N tem um par isolado (2 elétrons) + duas ligações simples (4 elétrons compartilhados com O e Br), totalizando apenas 6 elétrons ao redor de N — N quer 8. Para completar o octeto do N é necessário transformar a ligação N–O em uma ligação dupla: transfere-se um par isolado de O para formar uma segunda ligação N=O.
- Resultado final: N tem um par isolado + ligação dupla com O + ligação simples com Br. Todos os átomos têm octeto completo e as cargas formais calculadas são zero (verificação rápida: N:
; O: ; Br: ).
Representação textual da estrutura de Lewis (descrição clara, útil na prova):
- O está ligado ao N por uma ligação dupla
e tem dois pares isolados. - N tem um par isolado e está ligado simples ao Br
. - Br tem três pares isolados.
Em forma condensada: O com dupla ligação a N; N com um par isolado e ligação simples a Br. Todos sem carga formal.
Passo 8
Determinar geometria dos pares eletrônicos e geometria molecular (usar VSEPR; explico rapidamente: VSEPR conta regiões de densidade eletrônica ao redor do átomo central — cada ligação simples, ligação dupla e par isolado conta como uma região).
- Contar regiões de densidade ao redor do N: uma região para a ligação dupla N=O, uma para a ligação simples N–Br e uma para o par isolado do N. Total:
regiões. - Geometria eletrônica (dos pares de elétrons) para
regiões é trigonal plana (arranjo que minimiza repulsões coloca as três regiões em um plano formando idealmente). - Geometria molecular (desconsiderando o par isolado na descrição da forma): com um par isolado e duas ligações, a geometria é angular (ou “curvada” / “bent”), semelhante à geometria do
ou . O ângulo de ligação será ligeiramente menor que devido à repulsão extra do par isolado. - Polaridade: a molécula é polar. Justificativa curta: as ligações
e têm polaridades diferentes (oxigênio muito mais eletronegativo que bromo), e a geometria angular impede que os momentos de dipolo se cancelem. Logo há um momento dipolar líquido apontando aproximadamente na direção do oxigênio.
Resposta
a)
de
.
b) Reagente limitante: . Resta de
:
.
c) Estrutura de Lewis: ligada ao
por dupla ligação;
tem um par isolado e está ligada por ligação simples ao
. (Todos os átomos com octeto e cargas formais nulas.)
d) Geometria dos pares de elétrons: trigonal plana. Geometria molecular: angular (bent), com ângulo de ligação um pouco menor que . A molécula é polar.
b) Reagente limitante:
c) Estrutura de Lewis:
d) Geometria dos pares de elétrons: trigonal plana. Geometria molecular: angular (bent), com ângulo de ligação um pouco menor que