Escreva as estruturas de Lewis, calcule a carga formal e escolha a estrutura mais provável para as seguintes moléculas:
(e)
(e)
Passo 1
O enunciado pede para elaborar as estruturas de Lewis do íon nitrato,
, calcular as cargas formais em cada átomo e indicar qual estrutura é mais provável. Vamos usar conceitos de contagem de elétrons de valência, montagem do esqueleto, distribuição de pares de elétrons para completar octetos, cálculo de carga formal e teoria de ressonância.
Passo 2
Contamos os elétrons de valência disponíveis. O nitrogênio tem 5 elétrons, cada oxigênio tem 6 e o íon traz um elétron extra. Assim,
Passo 3
Montamos o esqueleto colocando o N no centro ligado a três O por ligações simples. Cada ligação simples consome 2 elétrons, totalizando 6 elétrons usados. Sobram
elétrons, que distribuímos primeiro para completar o octeto dos oxigênios:
cada O recebe 6 elétrons em pares isolados e, assim, usam-se exatamente 18 elétrons. Nesse arranjo o nitrogênio fica com apenas 6 elétrons em ligações, violando seu octeto. Para resolver isso, convertamos um par isolado de um oxigênio em ligação dupla com N. Assim todos os átomos têm octeto completo.
cada O recebe 6 elétrons em pares isolados e, assim, usam-se exatamente 18 elétrons. Nesse arranjo o nitrogênio fica com apenas 6 elétrons em ligações, violando seu octeto. Para resolver isso, convertamos um par isolado de um oxigênio em ligação dupla com N. Assim todos os átomos têm octeto completo.
Passo 4
Calculamos as cargas formais na estrutura com uma dupla ligação em um dos três oxigênios:
– Oxigênio duplamente ligado:
nonbonding elétrons, bonding
elétrons
nonbonding
– Cada oxigênio com ligação simples:
nonbonding elétrons, bonding
elétrons
nonbonding
– Nitrogênio:
nonbonding elétrons, bonding
elétrons
nonbonding
A soma das cargas formais é
, conforme o íon.
Passo 5
Como qualquer um dos três oxigênios pode formar essa ligação dupla, existem três estruturas-limite equivalentes, cada uma com um dos oxigênios duplamente ligado. Essas três formas de Lewis têm todas a mesma distribuição de carga formal e são energeticamente equivalentes.
Passo 6
A estrutura real do íon
é o híbrido de ressonância dessas três formas-limite equivalentes. Nesse híbrido, cada ligação N–O tem ordem de ligação igual a
, e a carga
fica igualmente distribuída pelos três oxigênios.
Resposta
As três estruturas de Lewis equivalentes (ressonância) em que um dos oxigênios forma dupla ligação com o N e os outros dois têm carga formal
. A estrutura mais provável é o híbrido de ressonância, com todas as ligações N–O de ordem
e carga
delocalizada igualmente nos três oxigênios.