Escreva estruturas de Lewis para as seguintes espéveis isoeletrônicas: Mostre as cargas formais.
Passo 1
Enunciado: desenhar a(s) estrutura(s) de Lewis para a espécie isoeletrônica indicada e mostrar as cargas formais. A espécie dada é
.
Informações relevantes fornecidas: a fórmula da espécie é (íon mono-positivo). O que se pede explicitamente: a estrutura de Lewis (pontos e ligações) e as cargas formais em cada átomo.
Informações relevantes fornecidas: a fórmula da espécie é
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência disponíveis (passo obrigatório em qualquer desenho de Lewis). A regra é somar os elétrons de valência dos átomos e ajustar pelo sinal da carga:
Explicando:
tem 5 elétrons de valência,
tem 6, e como o íon é
retiramos 1 elétron do total, resultando em
elétrons de valência para distribuir na estrutura de Lewis.
Passo 3
Montagem inicial da ligação: ligamos os dois átomos com uma ligação simples (usa 2 elétrons). Após isso sobram
para distribuir como pares isolados (lone pairs). Sempre primeiro preenchermos os pares em torno do átomo mais eletronegativo (aqui
) para tentar completar octetos.
Passo 4
Distribuição inicial dos pares isolados:
- Colocamos 6 elétrons (três pares) ao redor de
para completar seu octeto inicialmente. Isso usa 6 dos 8 elétrons restantes. - Os 2 elétrons que sobraram viram um par em
.
Depois dessa distribuição (com apenas ligação simples), a situação eletrônica é:
-
: 3 pares isolados + 1 ligação = elétrons (octeto completo). -
: 1 par isolado + 1 ligação = elétrons (octeto incompleto).
Concluímos:
fica com octeto incompleto, então devemos transformar pares isolados do oxigênio em ligações múltiplas (compartilhar mais elétrons) até que o nitrogênio atinja o octeto.
Passo 5
Formação de ligações múltiplas para completar o octeto do nitrogênio:
- Movemos um par isolado de
para formar uma segunda ligação (dupla) entre e . Agora: - ligação entre N e O: dupla (
elétrons), - elétrons restantes:
(contando os pares isolados). -
agora tem (par isolado) + (ligações) = elétrons — ainda incompleto.
- ligação entre N e O: dupla (
- Movemos mais um par isolado de
para formar uma terceira ligação (tripla) entre e . Agora: - ligação entre N e O: tripla (
elétrons), - pares isolados que restaram: um par em
e um par em (total elétrons), - verificação de octeto:
tem (par isolado) + (ligações) = ; tem (par isolado) + (ligações) = .
Assim obtemos uma estrutura com ligação tripla que satisfaz octetos em ambos e consome oselétrons.
- ligação entre N e O: tripla (
Passo 6
Escrevendo a estrutura de Lewis obtida (em palavras): nitrogênio e oxigênio ligados por uma tripla ligação; nitrogênio com um par isolado, oxigênio com um par isolado. Esta é a distribuição eletrônica que respeita octetos e usa os 10 elétrons.
Expressão simbólica (representação simples):
, lembrando que a espécie tem carga total
que deve aparecer como carga formal nos átomos quando calculada.
Passo 7
Cálculo das cargas formais. A fórmula que usamos é
Explicando termos: “elétrons de valência do átomo livre” é o número na tabela periódica (ex.:
para
,
para
); “elétrons não ligantes” são os elétrons dos pares solitários do átomo; “elétrons de ligação” são todos os elétrons que fazem parte de ligações envolvendo o átomo (contando os elétrons de todas as ligações).
Aplicando para
na estrutura tripla:
- elétrons de valência do N:
. - elétrons não ligantes no N:
(um par). - elétrons de ligação envolvendo N: na tripla há 3 ligações =
elétrons.
Aplicando para
na estrutura tripla:
- elétrons de valência do O:
. - elétrons não ligantes no O:
(um par). - elétrons de ligação envolvendo O:
(mesma tripla).
Verificação: soma das cargas formais
, que confere com a carga total do íon
.
Passo 8
Interpretação e justificativa didática: a estrutura com ligação tripla (
) é a que atende os octetos e reproduz corretamente a carga total
. A carga formal positiva fica sobre o oxigênio nessa formulação (
) — isso é aceitável pois o íon global precisa ter carga
; entre as possíveis desenhos, este é o que minimiza a soma dos módulos das cargas formais (melhor estabilidade de Lewis para esta espécie diatômica). Observação prática para prova: quando o total de elétrons for pequeno, tente ligar átomos com o menor número de ligações inicialmente e depois transforme pares do átomo mais eletronegativo em ligações múltiplas até completar octetos do átomo menos eletronegativo (aqui, completar o N).