Encontre as possíveis estruturas de Lewis para o íon \mathrm{N}_{3}{ }^{-}(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

Passo 1

O enunciado pede para desenhar as estruturas de Lewis do íon azida ( \mathrm{N}_3^-), calcular a carga formal de cada nitrogênio em cada estrutura e determinar qual é a mais estável. O conteúdo envolve:
  • Contagem de elétrons de valência
  • Desenho de esqueleto molecular e possíveis ressonâncias
  • Cálculo de carga formal
  • Critério de estabilidade baseado em separação de cargas e eletronegatividade

Passo 2

Contagem de elétrons de valência do íon \mathrm{N}_3^-:
Cada nitrogênio tem 5 elétrons de valência e o íon carrega mais um elétron.
\text{Elétrons totais} = 3\times 5 + 1 = 16é
Como cada ligação consome 2 elétrons, temos 8 pares de elétrons para distribuir entre ligações e pares isolados.

Passo 3

O esqueleto do ânion azida é linear: N–N–N. As únicas formas de usar 8 pares num sistema com duas ligações conectando três átomos são:
(i) uma ligação tripla entre N 1–N 2 e simples entre N 2–N 3
(ii) uma ligação simples entre N 1–N 2 e tripla entre N 2–N 3
(iii) duas ligações duplas: N 1=N 2 e N 2=N 3
Desenhamos então três estruturas de ressonância:
\text{(i)}\quad N_1\equiv N_2 - N_3,\qquad \text{(ii)}\quad N_1 - N_2\equiv N_3,\qquad \text{(iii)}\quad N_1 = N_2 = N_3.

Passo 4

Cálculo de carga formal em cada estrutura usando
\text{FC} = V - N_\text{não\,ligante} - \tfrac12N_\text{ligante}ã
onde V=5 para N.
Estrutura (i): N_1\equiv N_2 - N_3
\text{FC}(N_1)=5-2-\tfrac12(6)=0,\quad \text{FC}(N_2)=5-0-\tfrac12(8)=+1,\quad \text{FC}(N_3)=5-6-\tfrac12(2)=-2.
Estrutura (ii): N_1 - N_2\equiv N_3
\text{FC}(N_1)=5-6-\tfrac12(2)=-2,\quad \text{FC}(N_2)=5-0-\tfrac12(8)=+1,\quad \text{FC}(N_3)=5-2-\tfrac12(6)=0.
Estrutura (iii): N_1 = N_2 = N_3
\text{FC}(N_1)=5-4-\tfrac12(4)=-1,\quad \text{FC}(N_2)=5-0-\tfrac12(8)=+1,\quad \text{FC}(N_3)=5-4-\tfrac12(4)=-1.

Passo 5

Para julgar estabilidade:
  • Queremos cargas formais de menor magnitude possível
  • Cargas negativas devem ficar nos átomos mais eletronegativos (aqui terminais)
  • Minimizar separação de carga maior que \pm1
Nas estruturas (i) e (ii) aparece um -2 terminal, o que é desfavorável. Na (iii) temos apenas -1 nos terminais e +1 no átomo central, distribuição ótima e simétrica.

Resposta

A estrutura mais estável (dominante) é
\mathrm{N}_1 = \mathrm{N}_2 = \mathrm{N}_3
com cargas formais \text{FC}(N_1)=\text{FC}(N_3)=-1 e \text{FC}(N_2)=+1.

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