Escreva uma estrutura de Lewis para cada um dos seguintes compostos:
Passo 1
O enunciado pede que eu escreva a estrutura de Lewis para
.
Informações dadas e o que precisamos estabelecer:
Informações dadas e o que precisamos estabelecer:
- O composto é
(nitrous acid). - Preciso determinar a distribuição de ligações (quem liga com quem), os pares de elétrons não ligantes e verificar se todos os átomos satisfazem a regra do octeto quando possível.
- Também vou calcular as cargas formais para justificar a melhor estrutura de Lewis.
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência (primeira coisa a fazer em qualquer estrutura de Lewis). Lembre-se: cada átomo contribui com seus elétrons de valência:
-
tem elétron de valência. -
tem elétrons de valência. - cada
tem elétrons de valência, e há dois .
Somando:
Logo, o total de elétrons de valência disponíveis é
elétrons.
Passo 3
Escolha da disposição esquelética (qual átomo fica no centro, quem liga a quem). Regras práticas:
- O hidrogênio forma apenas uma ligação, então ele só pode ligar a um átomo terminal (geralmente O ou N).
- Oxigênio é mais eletronegativo que nitrogênio e frequentemente liga ao hidrogênio formando
.
Assim, a disposição mais razoável é, isto é, o hidrogênio ligado a um oxigênio, e o nitrogênio ligado aos dois oxigênios (um de cada lado).
Passo 4
Desenho das ligações simples iniciais e subtração dos elétrons usados:
- Coloco ligações simples:
, e . Cada ligação usa elétrons. Temos ligações iniciais → elétrons usados.
Elétrons restantes:
Passo 5
Preencher primeiro os octetos dos átomos terminais (oxigênios) com os elétrons restantes:
- Oxigênio ligado a H: já tem 2 ligações (H e N) → precisa de mais
elétrons (dois pares) para completar o octeto. - Oxigênio terminal (ligado só ao N): já tem 1 ligação → precisa de mais
elétrons (três pares) para completar o octeto.
Reservando esses pares:elétrons usados. Elétrons restantes depois disso:
Esses
elétrons restantes seriam naturalmente colocados como um par não ligante no nitrogênio, dando a ele um par de elétrons não ligantes.
Passo 6
Verificação do octeto do nitrogênio e necessidade de ligações múltiplas:
- Após o passo anterior, o nitrogênio teria: duas ligações simples (uma a cada oxigênio) e um par não ligante. Isso dá ao nitrogênio
(par) + ligações elétrons em torno dele — ainda falta completar o octeto (precisa de 8). - Regra prática: se o átomo central não alcança o octeto, convertemos pares não ligantes de átomos adjacentes (normalmente oxigênios) em ligações múltiplas (dupla) com o átomo central. Isso preserva o total de elétrons, mas melhora o octeto do central.
- Tomamos um par não ligante do oxigênio terminal (o que tem três pares) e transformamos em ligação dupla entre esse oxigênio e o nitrogênio. Agora o nitrogênio fica com: uma ligação simples para o oxigênio ligado ao H, uma ligação dupla para o outro oxigênio e um par não ligante — totalizando
elétrons (octeto satisfeito).
Passo 7
Especificação final dos pares não ligantes e checagem dos elétrons totais:
- Ligações:
(simples), (simples, o O ligado ao H), (dupla, o outro oxigênio). - Pares não ligantes:
- Oxigênio ligado a H: dois pares não ligantes (4 elétrons).
- Oxigênio duplamente ligado: dois pares não ligantes (4 elétrons).
- Nitrogênio: um par não ligante (2 elétrons).
Soma dos elétrons: ligações (H-O:2, O-N:2, N=O:4) = 8 elétrons em ligações + pares não ligantes (4 + 4 + 2) = 10 → total, que é o total disponível. Boa checagem.
Passo 8
Cálculo das cargas formais para justificar a melhor estrutura:
Fórmula da carga formal para um átomo:
Fórmula da carga formal para um átomo:
Aplicando a cada átomo:
- Para o
: valência , não-ligantes , elétrons em ligações → carga formal . - Para o
ligado a H: valência , não-ligantes , elétrons em ligações (ligações com H e N) → carga formal . - Para o
duplamente ligado: valência , não-ligantes , elétrons em ligações (dupla) → carga formal . - Para o
: valência , não-ligantes , elétrons em ligações (uma simples + uma dupla = 3 pares elétrons) → carga formal .
Todas as cargas formais são zero, o que indica que esta é uma boa (na verdade a principal) estrutura de Lewis para
.
Observação sobre ressonância: existe a possibilidade teórica de escrever um contribuinte com a dupla ligada ao outro oxigênio (trocar onde está a dupla), mas como um oxigênio está protonado (
), as contribuintes não são equivalentes; a estrutura mostrada (com
e os pares como dito) é a principal e tem todas as cargas formais iguais a zero, ou seja, é a mais estável como contributor canônico.
Resposta
Estrutura principal:
com pares não ligantes: no
ligado a
há dois pares (4 elétrons), no
duplamente ligado há dois pares (4 elétrons) e no
há um par (2 elétrons). Todas as cargas formais =
.