Escreva a estrutura de Kekulé das substâncias abaixo representando corretamente a geometria de cada átomo e os pares de elétrons não ligantes. Posteriormente, indique a hibridização de cada átomo central.
{ }^{+} \mathrm{NH}_{4}

Passo 1

O enunciado pede a estrutura de Kekulé do cátion \mathrm{NH_4^+}, mostrando a geometria de cada átomo, os pares de elétrons não ligantes e, por fim, indicando a hibridização de cada átomo central. Vamos usar teoria de ligação de valência (VSEPR) para a geometria e conceito de orbitais híbridos para a hibridização.

Passo 2

Contamos os elétrons de valência: nitrogênio tem 5 elétrons, cada hidrogênio tem 1 elétron, totalizando 5 + 4\cdot1 = 9 elétrons; como é um cátion de carga +1, removemos 1 elétron dando 9 - 1 = 8 elétrons para distribuir. Esses 8 elétrons formam 4 ligações simples N–H (4 pares ligantes) e não sobra elétron para pares não ligantes.

Passo 3

Desenhamos o nitrogênio no centro com quatro ligações simples para os hidrogênios e indicamos a carga positiva sobre o nitrogênio. Em fórmula de Lewis: \mathrm{H\;-\;N^+\;-\;H} \quad\text{com mais dois H ligados “para dentro/fora” formando um tetraedro}
Não há pares não ligantes no nitrogênio nem nos hidrogênios.

Passo 4

Como todos os 8 elétrons de valência estão empregados em ligações, não há pares não ligantes sobre o nitrogênio e os hidrogênios não possuem pares livres.

Passo 5

Pelo modelo VSEPR, o nitrogênio possui 4 pares ligantes e 0 pares isolados, o que gera uma distribuição tetraédrica em torno de \mathrm{N}, com ângulos aproximadamente \,109{,}5^\circ.

Passo 6

Para formar quatro ligações simples equivalentes, o nitrogênio utiliza quatro orbitais híbridos \mathrm{sp^3}. Cada hidrogênio usa seu orbital \mathrm{1s} para ligar ao orbital \mathrm{sp^3} do nitrogênio.

Resposta

A estrutura de Kekulé do cátion \mathrm{NH_4^+} é tetraédrica, sem pares não ligantes, e o nitrogênio está híbrido \mathrm{sp^3}.

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