Encontre as possíveis estruturas de Lewis para o íon
(íon azida), calcule a carga formal de cada átomo nas estruturas e determine qual das estruturas é a mais estável (dominante), justificando sua resposta.
Valores de eletronegatividade de alguns elementos químicos
H
2,2
He
-
hline Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
-
hline Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
0,9
1,3
1,6
1,9
2,1
2,5
3,1
-
hline K
Ca
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
0,8
1,0
1,8
2,0
2,1
2,5
2,9
-
hline Rb
Sr
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
0,8
1,0
1,5
1,9
2,0
2,1
2,6
-
hline
|
|
||||||||||
hline Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||
1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | - | ||||
hline Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||
0,9 | 1,3 | 1,6 | 1,9 | 2,1 | 2,5 | 3,1 | - | ||||
hline K | Ca | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||
0,8 | 1,0 | 1,8 | 2,0 | 2,1 | 2,5 | 2,9 | - | ||||
hline Rb | Sr | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||
0,8 | 1,0 | 1,5 | 1,9 | 2,0 | 2,1 | 2,6 | - | ||||
hline |
Passo 1
O enunciado pede as estruturas de Lewis do íon azida
, calcular a carga formal de cada átomo em cada estrutura e identificar qual delas é a mais estável (dominante). O conteúdo aqui é ressonância e cálculo de carga formal em moléculas poliatômicas. Vamos precisar:
. Contar elétrons de valência totais.
. Definir o esqueleto (linear: N–N–N).
. Distribuir ligações simples, duplas ou triplas e pares não ligantes para satisfazer octeto.
. Calcular carga formal de cada átomo em cada estrutura.
. Comparar as estruturas segundo o critério de menor separação de cargas formais.
Passo 2
Determinação do número de elétrons de valência: cada N traz
elétrons e há mais
elétron devido à carga
.
O esqueleto é linear: N—N—N. Vamos montar três possibilidades de distribuição de ligações que preencham octeto em todos os nitrogênios.
Passo 3
Estrutura
: ligação tripla entre N
e N
, ligação simples entre N
e N
.
Pares de elétrons não ligantes:
– N :
par solitário,
pares em ligações (tripla);
– N :
pares solitários,
pares em ligações;
– N :
pares solitários,
par em ligação.
Cálculo de carga formal :
– N
– N
– N
Cálculo de carga formal
Verificação:
.
Passo 4
Estrutura
: ligação simples entre N
e N
, ligação tripla entre N
e N
.
Pares solitários:
– N :
pares,
em ligação;
– N :
pares,
em ligações;
– N :
par,
em ligações.
Cargas formais:
– N
– N
– N
Cargas formais:
Total:
.
Passo 5
Estrutura
: ligações duplas em N
N
N
.
Pares solitários:
– N :
pares,
em ligações;
– N :
pares,
em ligações;
– N :
pares,
em ligações.
Cargas formais:
– N
– N
– N
Cargas formais:
Total:
.
Passo 6
Comparando as três estruturas:
- Estruturas
e têm apenas uma separação de carga formal ( e ), o que gera maior separação de carga em comparação à estrutura ? Na verdade, em e temos dois centros com carga excessiva: e . - Estrutura
concentra duas cargas negativas e uma positiva, mas apresenta mais separação de regiões carregadas e maior repulsão coulômbica. - Os contribuintes mais importantes na ressonância são aqueles com menor número de cargas formais separadas e com cargas em átomos mais eletronegativos quando possível. Como todos os átomos são nitrogênio (mesma eletronegatividade), o critério principal é minimizar a separação de cargas: as estruturas com um triplo e um simples (
e ) têm apenas uma carga formal positiva e duas negativas mais próximas, ao passo que a de duplas tem cargas mais dispersas.
Portanto, as duas formas com uma ligação tripla e uma simples são os maiores contribuintes (major contributors) e a forma de duplas é a menos estável (minor contributor).
Resposta
As estruturas mais estáveis (dominantes) são
A contribuição com ligações duplas em série
é minoritária por envolver maior dispersão de cargas formais.