Escreva a estrutura de Lewis para a molécula de amônia, \mathrm{NH}_{3}.

Passo 1

O enunciado pede: escrever a estrutura de Lewis da molécula \mathrm{NH}_{3}.
Informações dadas (explícitas no enunciado): a molécula é formada por um átomo de azoto (nitrogênio) e três átomos de hidrogênio: \mathrm{N} e 3 vezes \mathrm{H}.
Objetivo concreto: mostrar como os elétrons de valência se organizam (ligações e pares isolados) e apresentar a estrutura final de Lewis.

Passo 2

Contar os elétrons de valência disponíveis (primeiro passo prático). Explicação do conceito: elétrons de valência são os elétrons na camada mais externa de um átomo; em estruturas de Lewis usamos esses elétrons para formar ligações e pares isolados.
  • O nitrogênio ( \mathrm{N}) está no grupo 15 da Tabela Periódica, logo tem 5 elétrons de valência. Escrevemos isso como \text{valência}(\mathrm{N})=5ê.
  • Cada hidrogênio ( \mathrm{H}) tem 1 elétron de valência: \text{valência}(\mathrm{H})=1ê.
    Total de elétrons de valência do conjunto:
\text{total} = 5 + 3\cdot 1 = 8.
Ou seja, há \,8 elétrons disponíveis para distribuir na estrutura de Lewis.

Passo 3

Escolher o átomo central (regra prática): o átomo que pode fazer mais ligações e que não é hidrogênio costuma ser o central. O hidrogênio forma apenas uma ligação (dueto), então não fica no centro. Portanto o átomo central é \mathrm{N} e os três \mathrm{H} ficam ao redor. Nesta etapa não usamos elétrons ainda, só posicionamos os átomos.

Passo 4

Fazer ligações simples entre o átomo central e cada hidrogênio (primeira distribuição de elétrons). Explicação: uma ligação simples consome 2 elétrons (um par eletrônico compartilhado). Ao ligar \mathrm{N} com cada \mathrm{H} temos 3 ligações simples:
\text{elétrons usados em ligações} = 3 \times 2 = 6.éçõ
Subtraindo do total:
\text{elétrons restantes} = 8 - 6 = 2.é
Portanto sobra um par de elétrons (2 elétrons) que devem ser colocados como par isolado (lone pair). Segundo a prática da estrutura de Lewis, esses elétrons restantes normalmente vão no átomo central (a menos que outro arranjo satisfaça regras), então colocamos esse par isolado no \mathrm{N}.

Passo 5

Verificar regras de estabilidade (dueto para \mathrm{H} e octeto para \mathrm{N}):
  • Cada \mathrm{H} está ligado ao \mathrm{N} por uma ligação simples, logo cada \mathrm{H} “vê” 2 elétrons (o par de ligação) — isso satisfaz o dueto do hidrogênio.
  • O \mathrm{N} tem três pares de ligação (cada ligação conta com 2 elétrons, mas para o nitrogênio cada ligação contribui com 2 elétrons compartilhados; contando para o átomo: 3 ligações = 6 elétrons) mais o par isolado (2 elétrons), totalizando 6+2=8 elétrons ao redor do \mathrm{N}. Isso satisfaz o octeto do nitrogênio. Portanto a distribuição está correta do ponto de vista do octeto/dueto.

Passo 6

Calcular as cargas formais para checar se a estrutura é razoável. Fórmula da carga formal (explicação):
\text{carga formal} = (\text{elétrons de valência do átomo isolado}) - (\text{elétrons não ligantes}) - \tfrac{1}{2}(\text{elétrons de ligação}).éêáéãéçã
Aplicando ao nitrogênio:
  • elétrons de valência do \mathrm{N}: 5
  • elétrons não ligantes em \mathrm{N}: 2 (o par isolado)
  • elétrons em ligações envolvendo \mathrm{N}: 6 (três ligações simples)
\text{carga formal}(\mathrm{N}) = 5 - 2 - \tfrac{1}{2}\cdot 6 = 5 - 2 - 3 = 0.
Aplicando a um hidrogênio (cada \mathrm{H}):
  • elétrons de valência do \mathrm{H}: 1
  • elétrons não ligantes em \mathrm{H}: 0
  • elétrons em ligações envolvendo \mathrm{H}: 2 (uma ligação simples)
\text{carga formal}(\mathrm{H}) = 1 - 0 - \tfrac{1}{2}\cdot 2 = 1 - 1 = 0.
Todas as cargas formais são 0, o que indica que a estrutura é eletricamente muito razoável (sem cargas localizadas).

Passo 7

Resumo e representação final da estrutura de Lewis: o nitrogênio central tem três ligações simples com três hidrogênios e um par solitário (par isolado) no nitrogênio. Cada ligação simples é um par de elétrons compartilhado; o par isolado no \mathrm{N} é o único par não ligante. A verificação do octeto/dueto e das cargas formais confirmou a validade. Uma representação esquemática (diagrama) é:
\begin{array}{c} & \mathrm{H} \\\ & | \\\ \mathrm{H}-\mathrm{N}:\,-\mathrm{H} \end{array}
onde os dois pontos \,:\, ao lado de \mathrm{N} representam o par de elétrons não ligantes (lone pair) no nitrogênio.

Resposta

\mathrm{N} central ligado a três \mathrm{H} por ligações simples e com um par de elétrons não ligantes no \mathrm{N} (estrutura de Lewis com todas as cargas formais iguais a 0).

Exercícios relacionados