Desenhe a estrutura de Lewis para cada uma das seguintes moléculas ou íons. Descreva a geometria dos pares de elétrons e a geometria molecular.
Passo 1
O enunciado pede três coisas para a molécula
: (a) desenhar a estrutura de Lewis; (b) descrever a geometria dos pares de elétrons (ou seja, a geometria eletrônica ao redor do átomo central); (c) descrever a geometria molecular (a forma real considerando apenas os átomos). Informações dadas: a fórmula é
(um nitrogênio ligado a dois hidrogênios e a um cloro).
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência (passo obrigatório antes de desenhar Lewis). Use a tabela periódica mental:
- nitrogênio (
) tem elétrons de valência; - cada hidrogênio (
) tem elétron de valência, há hidrogênios ; - cloro (
) tem elétrons de valência.
Somando:
Portanto temos
elétrons de valência para distribuir na estrutura de Lewis.
Passo 3
Colocar ligações simples conectando o átomo central ao redor. Regra prática:
é o átomo central (mais capaz de fazer várias ligações que
e menor que
). Ligamos
a dois
e a um
. Cada ligação simples usa
elétrons. Temos
ligações, então elétrons usados:
Restam:
que vamos colocar como pares não-ligantes (lone pairs) para completar octetos onde necessário.
Passo 4
Distribuir os
elétrons restantes para completar octetos:
- Hidrogênios já têm
elétrons cada pela ligação com N (regra do H), então não recebem pares extras. - Cloro precisa de
elétrons ao redor (incluindo a ligação). Já tem 1 ligação (2 elétrons), para completar o octeto precisa de mais elétrons = pares não-ligantes. - Isso usa
dos elétrons restants. Sobram elétrons, que vão como 1 par não-ligante sobre o nitrogênio.
Resultado em palavras:
tem três pares não-ligantes;
tem um par não-ligante;
está ligado a dois
e a um
.
Passo 5
Verificação por cargas formais (para confirmar que a distribuição faz sentido):
A fórmula para carga formal é
A fórmula para carga formal é
Calculemos cada átomo:
- Para
: elétrons de valência ; elétrons não-ligantes (um par); elétrons em ligações (três ligações simples). Então
- Para cada
: . - Para
: elétrons de valência ; não-ligantes (três pares); ligações (uma ligação). Então
Todas as cargas formais são zero — estrutura consistente e neutra.
Passo 6
Escrever a estrutura de Lewis em palavras e de forma visual simples (uso de par de pontos para lone pairs):
- Visual (descrição): átomo central
ligado a dois e a um . O nitrogênio tem um par de elétrons não-ligante; o cloro tem três pares não-ligantes. - Em notação curta:
com apresentando mais s para totalizar três pares. Em palavras: “N central com 2 ligações a H, 1 ligação a Cl, 1 par isolado no N; Cl com 3 pares isolados”.
Passo 7
Determinar a geometria dos pares de elétrons (geometria eletrônica) usando VSEPR:
- Ao redor do nitrogênio há
regiões de densidade eletrônica: 2 ligações N–H, 1 ligação N–Cl e 1 par isolado. VSEPR diz que regiões organizam-se para minimizar repulsões num arranjo tetraédrico. Logo a geometria eletrônica é tetraédrica.
Passo 8
Determinar a geometria molecular (considerando apenas posições atômicas, não os pares isolados):
- Com três átomos ligados e um par isolado no centro (configuração igual à do
), a geometria molecular é trigonal piramidal (três átomos formam base triangular levemente inclinada, o N com o par isolado fica no vértice). - Os ângulos de ligação serão ligeiramente menores que o ângulo tetraédrico ideal
por causa da maior repulsão do par isolado sobre pares ligantes — em compostos tipo esse ângulo fica perto de . Para o valor prático também será um pouco menor que (ordem de grandeza próxima a ), variando um pouco por influência do .
Passo 9
Resumo final — o que você precisa escrever rápido na prova:
- total de elétrons:
; - estrutura: N central ligado a 2 H e a 1 Cl; N tem 1 par isolado; Cl tem 3 pares isolados; todas cargas formais zero;
- geometria dos pares (eletrônica): tetraédrica;
- geometria molecular: trigonal piramidal;
- ângulos: ligeiramente menores que
, aproximadamente (valor aproximado, não obrigatório se não pedirem número).
Resposta
Lewis: N central ligado a 2 H e a 1 Cl; N tem 1 par isolado; Cl tem 3 pares isolados.
Geometria dos pares de elétrons: tetraédrica.
Geometria molecular: trigonal piramidal.
Geometria dos pares de elétrons: tetraédrica.
Geometria molecular: trigonal piramidal.