Escreva estruturas de Lewis para as seguintes espéveis isoeletrônicas: Mostre as cargas formais.
\mathrm{N}_{2}.

Passo 1

O enunciado pede: construir a estrutura de Lewis da espécie isoeletrônica \mathrm{N}_2 e mostrar as cargas formais. Informações dadas e relevantes: há dois átomos de nitrogênio; a molécula é neutra; cada átomo de nitrogênio tem 5 elétrons de valência (pois número atômico do N = 7). A estrutura de Lewis deve usar no total todos os elétrons de valência e, preferencialmente, satisfazer a regra do octeto e minimizar cargas formais.

Passo 2

Contagem de elétrons de valência disponíveis:
2 \times 5 = 10 \text{ elétrons}é
Explicação do objetivo prático: queremos distribuir esses 10 elétrons entre pares ligantes (ligações) e pares isolados (pares de elétrons não ligantes) de modo que cada átomo tenda a ter 8 elétrons ao redor (regra do octeto), quando possível.

Passo 3

Esqueleto inicial: dois átomos ligados, \mathrm{N}-\mathrm{N}. Agora vamos testar ordens de ligação possíveis e ver se satisfazem o octeto e como ficam as cargas formais.
  • Tentativa com ligação simples: uma ligação usa 2 elétrons; restam 8 elétrons a distribuir como pares isolados. Se dividirmos igualmente, cada N teria a ligação (2 elétrons) + 4 elétrons não-ligantes = 6 elétrons ao redor — o que NÃO satisfaz o octeto. Portanto estrutura com ligação simples não é adequada.

Passo 4

  • Tentativa com ligação dupla: a ligação dupla usa 4 elétrons; restam 6 elétrons (três pares) para pares isolados. Três pares não podem ser distribuídos igualmente entre dois átomos idênticos sem gerar assimetrias; uma distribuição possível é colocar dois pares em um N e um par no outro. Nesse caso os octetos não ficam satisfeitos em ambos de forma equivalente e surgem cargas formais. Vamos calcular as cargas formais para essa disposição (apenas para comparar):
Fórmula usada para carga formal:
\text{FC} = V - \bigl(N_\text{não-ligantes} + \tfrac{1}{2}N_\text{ligantes}\bigr)ã
onde V = elétrons de valência do átomo.
Escolhendo a disposição: N (à esquerda) com dois pares isolados ( N_\text{não-ligantes}=4ã) e N (à direita) com um par isolado ( N_\text{não-ligantes}=2ã). Em cada caso N_\text{ligantes}=4 (duas ligações → 4 elétrons ao total na ligação, metade para cada átomo é 2 pares = 4 elétrons contados como ligantes no total; na fórmula usamos o número de elétrons ligantes ao redor do átomo):
Cálculo para o N esquerdo:
\text{FC}_\text{esq} = 5 - \bigl(4 + \tfrac{1}{2}\cdot 4\bigr) = 5 - (4 + 2) = -1.
Cálculo para o N direito:
\text{FC}_\text{dir} = 5 - \bigl(2 + \tfrac{1}{2}\cdot 4\bigr) = 5 - (2 + 2) = +1.
Essa solução tem cargas formais -1 e +1, portanto é menos favorável que uma solução com cargas formais próximas de zero.

Passo 5

  • Tentativa com ligação tripla: uma ligação tripla usa 6 elétrons; restam 4 elétrons para pares isolados, ou seja, dois pares, que podem ser colocados como um par isolado em cada átomo. Verificação do octeto: cada \mathrm{N} tem 6 elétrons provenientes da tripla ligação (contados como 3 ligações para o átomo) mais 2 elétrons do par isolado = 8 elétrons — octeto satisfeito.
Agora calculemos a carga formal de cada átomo nessa configuração:
para cada \mathrm{N}: V=5, N_\text{não-ligantes}=2ã (um par isolado), N_\text{ligantes}=6 (três ligações → 6 elétrons compartilhados ao redor do átomo). Aplicando a fórmula:
\text{FC} = 5 - \bigl(2 + \tfrac{1}{2}\cdot 6\bigr) = 5 - (2 + 3) = 0.
Portanto cada átomo de nitrogênio tem carga formal 0. Essa estrutura satisfaz o octeto e minimiza as cargas formais, logo é a estrutura de Lewis preferida.

Passo 6

Desenho final da estrutura de Lewis e descrição: cada átomo de N tem um par isolado e eles estão ligados por uma ligação tripla. Em notação de pontos e traços:
\mathrm{:N\equiv N:}
Cada \mathrm{N} possui um par solitário (dois pontos) e as três ligações ( \equiv) entre eles. As cargas formais são 0 em ambos os átomos.

Resposta

\mathrm{:N\equiv N:} com cargas formais \mathrm{N}=0 e \mathrm{N}=0.

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