Escreva a estrutura de Lewis e determine a geometria molecular de:
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para a espécie
:
- Escrever a estrutura de Lewis.
- Determinar a geometria molecular.
Informações dadas (explicitamente ou implícitas):
- A espécie é o íon
. - Átomos presentes: um átomo de nitrogênio
, três átomos de hidrogênio e um átomo de cloro . - A carga total da espécie é
.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência (passo obrigatório antes de desenhar a estrutura de Lewis).
- O nitrogênio
tem elétrons de valência. - Cada hidrogênio
tem elétron de valência; para três totalizam . - O cloro
tem elétrons de valência. - Somando os elétrons dos átomos neutros:
. - A espécie tem carga
, isto é, falta um elétron em relação ao neutro; então o total de elétrons de valência a distribuir é .
Explicação rápida do porquê: para um íon com carga positiva subtrai-se elétrons; com carga negativa soma-se. Sempre trabalhar com o total de elétrons disponíveis igual à soma dos elétrons de valência dos átomos corrigida pela carga.
Passo 3
Escolha do esqueleto (quem é o átomo central).
- Regra prática: hidrogênios nunca são átomos centrais (só fazem uma ligação). Entre
e , o nitrogênio é normalmente o átomo central em compostos com vários hidrogênios ligados. Então adotamos como átomo central ligado aos três e ao . - Esqueleto proposto:
com o terceiro ligado e ligado também ao . Em resumo: (com carga total ).
Passo 4
Distribuição inicial de elétrons: desenhar ligações e distribuir pares solitários.
- Cada ligação simples usa
elétrons. Com quatro ligações simples ( faz ligações com três e uma com ) usamos elétrons. - Elétrons restantes:
elétrons, que serão colocados como pares isolados onde fizerem falta para completar octetos (priorizando átomos mais eletronegativos). - O hidrogênio já tem seu par ligado (cada
tem elétrons na ligação), logo não recebe pares isolados. - O cloro é o átomo mais eletronegativo restante; damos a ele os
elétrons restantes, formando três pares solitários sobre . Assim fica com um total de elétrons ao redor ( ligação + não-ligantes) → octeto completo. - O nitrogênio, com as quatro ligações, tem
elétrons ao seu redor (4 pares de ligação) e, portanto, já tem o octeto preenchido mas sem pares não-ligantes.
Passo 5
Cálculo das cargas formais para verificar consistência (e localizar a carga positiva).
- Fórmula prática da carga formal:
. - Para o nitrogênio
:
(eletrons não-ligantes sobre= ; elétrons em ligações envolvendo = .) - Para cada hidrogênio
:
- Para o cloro
:
- Conclusão: a carga formal total é
localizada no nitrogênio, o que corresponde à carga do íon. A estrutura é plausível e não há necessidade de rearranjar ligações para reduzir cargas formais.
Dica didática: quando só uma estrutura tem a carga total corretamente localizada e sem violar octetos óbvios, normalmente é a correta. Aqui o nitrogênio parecido com
carrega a carga positiva quando tem quatro ligações e nenhum par livre.
Passo 6
Determine a geometria molecular usando VSEPR (explicação didática).
- Ideia do VSEPR (explicada simples): a geometria ao redor de um átomo central é determinada pelo número de “domínios de elétrons” (ou regiões de densidade eletrônica), contando ligações simples, múltiplas e pares isolados. Esses domínios se repelem e se arranjam para minimizar repulsão.
- No nosso caso, para o átomo central
: - Existem quatro domínios de elétrons: quatro ligações simples (três
e uma ). - Não existem pares isolados no nitrogênio.
- Existem quatro domínios de elétrons: quatro ligações simples (três
- Configuração VSEPR para quatro domínios e zero pares isolados é a geometria tetraédrica.
- Portanto a geometria da molécula, isto é, a disposição dos átomos (não dos pares de elétrons), é tetraédrica.
- Ângulo de ligação esperado aproximado:
(pequenas variações podem ocorrer por tamanho e eletropositividade do substituinte , mas a previsão básica é tetraédrica com ângulos próximos de ).
Passo 7
Descrição final da estrutura de Lewis (texto claro que você pode desenhar na prova).
- Nitrogênio (
) no centro; ligações simples para três hidrogênios ( ) e uma ligação simples para o cloro ( ). - O cloro possui três pares de elétrons não-ligantes (três pares isolados).
- O nitrogênio não possui pares não-ligantes e carrega a carga formal
. - Representação esquemática (cada traço é uma ligação simples; pares não-ligantes em
indicados como dots): - H—N—H
|
H
e N—Cl comtendo três pares solitários.
- H—N—H
- Geometria molecular: tetraédrica com ângulos aproximadamente
.
Resposta
Lewis: N central ligado por ligações simples a três H e a um Cl; Cl com três pares isolados; carga formal
localizada em N.
Geometria molecular: tetraédrica, ângulos aproximadamente .
Geometria molecular: tetraédrica, ângulos aproximadamente