O dióxido de nitrogênio (NO2), um poluente atmosférico, é uma molécula que constitui uma exceção à regra do octeto. a) Desenhe a estrutura de Lewis para o NO2. b) Utilizando a teoria VSEPR, preveja a geometria molecular do NO2 e do ion nitrônio (NO2+), que também é encontrado na atmosfera superior. c) O NO2 pode dimerizar para formar o tetróxido de dinitrogênio ( N 2 O 4 ), um composto diamagnético. Proponha uma estrutura de Lewis para o N2O4 e explique como a formação dessa molécula satisfaz a Teoria do Octeto para ambos os átomos de nitrogênio.

Passo 1

O enunciado pede:
a) desenhar a estrutura de Lewis de \mathrm{NO_2} que é um radical (número ímpar de elétrons),
b) usar a teoria VSEPR para prever a geometria de \mathrm{NO_2} e de \mathrm{NO_2^+},
c) propor a estrutura de Lewis de \mathrm{N_2O_4} (dímero do radical \mathrm{NO_2}) e mostrar como cada átomo de nitrogênio satisfaz o octeto.
Conteúdos necessários: valência eletrônica, distribuição de pares ligantes e não-ligantes, formal charges, teoria VSEPR e octeto.

Passo 2

Montagem da estrutura de Lewis de \mathrm{NO_2}.
– Total de elétrons de valência:
5\;(\text{N}) + 2\times6\;(\text{O}) = 17\\ (\text{ímpar, logo radical})í
– Esqueleto: O–N–O.
– Colocamos uma ligação dupla com um O e ligação simples com o outro O, e deixamos um elétron não emparelhado no N.
– Distribuímos os pares isolados:
\bullet O duplamente ligado recebe 2 pares livres;
\bullet O simplesmente ligado recebe 3 pares livres;
\bullet N não recebe pares livres além do elétron ímpar.
– Formal charges: N fica com carga zero, o O ligado simples fica com -1 e o O duplo fica com 0.

Passo 3

Previsão de geometria pela teoria VSEPR.
\mathrm{NO_2} radical: o centro N tem 3 regiões de densidade (dupla, simples e o radical), geometria eletrônica trigonal plana, forma molecular angular (“bent”) com \angle\mathrm{O–N–O}<120^\circ.
\mathrm{NO_2^+}: total de elétrons de valência =17-1=16, forma-se N com duas ligações duplas simétricas a dois O, sem pares isolados em N. São 2 regiões de densidade \to geometria linear \mathrm{O=N=O}.

Passo 4

Estrutura de Lewis de \mathrm{N_2O_4} e satisfação do octeto.
– Dimerização de dois radicais \mathrm{NO_2}: os elétrons desemparelhados em cada N formam a ligação N–N.
– Cada nitrogênio passa a ter:
  • 1 ligação dupla a um O ( 4 elétrons),
  • 1 ligação simples a um O ( 2 elétrons),
  • 1 ligação simples ao outro N ( 2 elétrons),
    totalizando 8 elétrons em volta de cada N \to octeto satisfeito.
    – Os oxigênios duplamente ligados têm 2 pares livres; os oxigênios ligados simples (aqueles terminais em cada N O<sub> 2</sub>) têm 3 pares livres e formal charge -1, compensando as cargas positivas dos nitrogênios.

Resposta

a) A estrutura de Lewis de \mathrm{NO_2} é
– uma ligação dupla N=O (O com 2 pares livres),
– uma ligação simples N–O (O com 3 pares livres),
– um elétron não emparelhado no N.
b) Pela VSEPR:
\mathrm{NO_2} (radical) é angular (bent), com \angle\mathrm{O–N–O}<120^\circ.
\mathrm{NO_2^+} é linear, \mathrm{O=N=O}.
c) A estrutura de \mathrm{N_2O_4} é o dímero \mathrm{O–N(=O)–N(=O)–O}, com ligação N–N central. Cada N tem uma dupla a um O, uma simples a outro O e uma simples ao outro N, completando o octeto.

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