Desenhe as estruturas de Lewis para as seguintes moléculas e íons, para cada um deles, calcule a carga formal de cada átomo. Quando possível mostre mais de uma estrutura possível e qual delas deve ser a real. Se for o caso, indique se a molécula apresenta ressonância e qual é o híbrido de ressonância dessa molécula. Para todas as espécies, faça a representação espacial pela teoria da repulsão dos pares de elétrons da camada de valência (VSEPR).
Passo 1
O enunciado pede a estrutura de Lewis do íon nitrato
, o cálculo de carga formal em cada átomo, a identificação de possíveis estruturas de ressonância e do híbrido de ressonância, e a geometria molecular segundo VSEPR. O conteúdo mobiliza conceitos de elétrons de valência, octeto, carga formal, ressonância e teoria VSEPR.
Passo 2
Vamos contar os elétrons de valência. O nitrogênio tem
elétrons e cada oxigênio tem
, totalizando
e mais
elétron extra pela carga negativa, dando
elétrons para distribuir na estrutura de Lewis.
Desenhamos o esqueleto ligando o N central a três átomos de O por ligações simples. Cada ligação simples consome elétrons, então as três consomem
Desenhamos o esqueleto ligando o N central a três átomos de O por ligações simples. Cada ligação simples consome
de
, sobrando
elétrons para formar pares isolados.
Passo 3
Distribuímos os
elétrons nos oxigênios, colocando
elétrons (
pares) em cada O, completando o octeto deles. Nesse arranjo, o N central teria apenas
elétrons (três ligações), faltando completar seu octeto. Para isso, convertemos um par isolado de um O em ligação dupla com N, resultando em uma estrutura onde N fica com
elétrons ao redor.
Passo 4
Agora calculamos as cargas formais. Numa das estruturas de ressonância temos um oxigênio com dupla ligação (O
N) e dois com ligações simples (O–N). As cargas formais são:
- Para o nitrogênio:
- Para cada oxigênio com ligação dupla:
- Para cada oxigênio com ligação simples:
A soma dá
, conforme a carga do íon.
Passo 5
Como o duplo vínculo pode ocorrer com qualquer um dos três oxigênios, existem três estruturas de ressonância equivalentes, cada uma com um O duplamente ligado e dois oxigênios carregados com
. O híbrido de ressonância é o somatório dessas três formas, resultando em três ligações N– O idênticas com comprimento intermediário (
\AA) e carga formal média
em cada oxigênio.
Passo 6
Para a geometria VSEPR, o nitrogênio central tem três pares ligantes e nenhum par isolado, configurando um arranjo AX
. Isso gera uma geometria trigonal planar com ângulos aproximados de
.
Resposta
As três estruturas de ressonância de
são equivalentes, cada uma com um oxigênio duplamente ligado (carga formal
) e dois oxigênios com ligação simples (carga formal
), além de nitrogênio com carga formal
. O híbrido de ressonância apresenta três ligações N–O iguais, cada uma com ordem de ligação
e carga média
em cada oxigênio. A geometria molecular é trigonal planar, com ângulos de
.