Duas estruturas de Lewis podem ser possíveis para a molécula
. Desenha as duas e determine a preferencial?
Passo 1
O que o problema pede:
- Desenhar as duas estruturas de Lewis possíveis para a molécula
. - Determinar qual das duas é a mais provável/preferencial.
Informações relevantes que temos do enunciado (implícitas na molécula):
- A molécula contém dois átomos de nitrogênio e um de oxigénio:
. - Precisamos usar os elétrons de valência dos átomos para montar as estruturas de Lewis.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência (passo essencial antes de desenhar estruturas):
- Cada átomo de nitrogénio tem
elétrons de valência. - O átomo de oxigénio tem
elétrons de valência.
Total de elétrons de valência disponíveis:
Vou usar esses
elétrons para ligar átomos e completar octetos.
Passo 3
Escolha da conectividade (qual átomo fica no meio):
- O arranjo mais razoável é
(um N terminal — N central — O terminal). Oxigénio raramente é central quando há N disponíveis e total de átomos é pequeno. Então vamos construir estruturas com essa conectividade.
Passo 4
Relembre como calcular carga formal (ferramenta decisiva para escolher a estrutura preferida):
- Fórmula da carga formal:
onde
-
é o número de elétrons de valência do átomo isolado (ex.: para , para ), -
é o número de elétrons não-ligantes (pares isolados) no átomo na estrutura, -
é o número total de elétrons compartilhados em ligações (número de elétrons em ligações envolvendo o átomo; às vezes é mais fácil pensar como o número total de elétrons ligados dividido por e depois dividir por na fórmula — mas o essencial é que é o número de elétrons de ligação contado como pares). - Interpretação: queremos minimitzar separações de carga e, quando houver cargas, colocá-las preferencialmente nos átomos mais eletronegativos (o oxigénio é mais eletronegativo que o nitrogénio).
Passo 5
Primeira estrutura (estrutura A):
(tripla ligação entre os dois N, simples entre N e O)
Desenho esquemático (mostrando pares isolados):
- Escrevendo de forma compacta:
(o oxigénio tem três pares isolados; o nitrogénio terminal à esquerda tem um par isolado; o N central não tem pares isolados nesta configuração)
Agora calculo as cargas formais com a fórmula explicada:
Átomo N terminal esquerdo (chamo de
):
-
. - Pares isolados:
elétrons (1 par isolado). - Elétrons de ligação envolvendo
: liga-se por uma tripla (6 elétrons), então .
N central (
):
-
. - Pares isolados:
. - Ligações: tripla com
(6 e⁻) + simples com O (2 e⁻) ⇒ total .
Oxigénio terminal (
):
-
. - Pares isolados:
elétrons (3 pares). - Ligações: simples com
(2 e⁻) ⇒ .
Resumo da Estrutura A:
- Fórmula de ligação:
- Cargas formais:
. - Conservação da carga:
(molécula neutra).
Passo 6
Segunda estrutura (estrutura B):
(duas ligações duplas em cadeia)
Desenho esquemático:
- Escrevendo:
(o nitrogénio terminal esquerdo tem dois pares isolados; o N central não tem pares isolados; o oxigénio tem dois pares isolados)
Cálculo das cargas formais:
-
. - Pares isolados:
elétrons (2 pares). - Ligações: dupla com
⇒ .
-
. - Pares isolados:
. - Ligações: dupla com
(4 e⁻) + dupla com O (4 e⁻) ⇒ .
-
. - Pares isolados:
elétrons (2 pares). - Ligações: dupla com
⇒ .
Resumo da Estrutura B:
- Fórmula de ligação:
- Cargas formais:
.
Passo 7
Comparação e escolha da estrutura preferida (argumentos passo a passo):
- Ambas as estruturas têm a mesma separação de carga global: um
e um (a molécula é neutra). Em A: no e no . Em B: no e no . - Critério de eletronegatividade: o átomo mais eletronegativo prefere abrigar carga negativa. O oxigénio é mais eletronegativo que o nitrogénio, logo é energeticamente mais favorável que a carga negativa esteja no oxigénio do que num nitrogénio.
- Portanto a estrutura em que o oxigénio tem a carga
(estrutura A, ) é mais estável do que a que coloca a carga negativa num nitrogénio (estrutura B). - Consequência prática: a estrutura dominante (maior contributora para o híbrido de ressonância) é a Estrutura A, e a molécula é linear com caráter de tripla ligação entre os N e ligação simples N–O com carga parcial no O. A estrutura B é um contributo de ressonância secundário.
- Observações extras (resumo físico-químico curto): na realidade
é uma mistura/resonância dessas estruturas; porém o principal ressonador tem o sinal negativo no oxigénio, por causa da maior eletronegatividade do O e por minimização de energia.
Resposta
Estrutura preferida:
(Estrutura A, dominante).
Outra estrutura possível (menos estável):
(Estrutura B, contribuinte menor).