- Faça a estrutura de Lewis para a molécula de
e indique quantas ligações e que tipo de ligações a molécula possui. Dentre as ligações, qual será mais forte?
Passo 1
O enunciado pede:
- Fazer a estrutura de Lewis da molécula
. - Indicar quantas ligações e que tipo de ligações a molécula possui.
- Dizer, dentre as ligações presentes, qual será a mais forte.
Informações relevantes fornecidas ou necessárias (valores que usarei):
- Cada átomo de nitrogênio tem
elétrons de valência. - Número total de elétrons de valência para
: elétrons.
Passo 2
Primeiro passo prático na construção da estrutura de Lewis: contar elétrons e ligar os átomos por uma ligação simples inicialmente.
- Total de elétrons de valência:
. - Coloca-se uma ligação simples entre os dois átomos
usa elétrons. - Restam
elétrons para distribuir como pares isolados (lone pairs) ou para formar ligações múltiplas.
Passo 3
Tentar satisfazer a regra do octeto (cada N quer 8 elétrons ao seu redor) distribuindo os elétrons restantes:
- Com uma ligação simples, cada N teria
elétrons do par ligado e precisaria de mais elétrons (3 pares) para completar o octeto. Para os dois N precisariam elétrons, mas só há . Portanto, ligação simples não satisfaz o octeto. - Teste com ligação dupla: duas ligações (4 elétrons usados no total em ligações) deixam
elétrons para pares isolados. Para completar o octeto, cada N (com 4 elétrons vindos das duas ligações) precisaria de mais elétrons (2 pares), então seriam necessários elétrons — novamente insuficiente (só há 6). Logo, ligação dupla também não resolve. - Teste com ligação tripla: três ligações entre os N usam
elétrons; sobram elétrons que podem ser distribuídos como elétrons (um par) em cada N. Assim cada N fica com elétrons compartilhados (3 ligações) + não compartilhados = elétrons (octeto satisfeito). Portanto a estrutura com tripla ligação é possível.
Passo 4
Escrever a estrutura de Lewis encontrada e verificar cargas formais.
- Estrutura proposta: cada N tem um par isolado e três pares compartilhados entre eles. Em notação de Lewis:
(Dois pontos à esquerda e à direita representam o par isolado em cada nitrogênio; os três traços representam três pares ligados.)
- Calcular a carga formal para cada átomo com a fórmula
Para cada nitrogênio nesta estrutura:
Portanto a estrutura tem cargas formais zero em ambos os átomos — é a melhor (mais estável) estrutura de Lewis.
Passo 5
Identificar quantas ligações e que tipos existem (explicando sigma e pi de forma simples).
- Entre os dois átomos há três pares de elétrons compartilhados, ou seja, três ligações (ligação tripla).
- Em termos de natureza das ligações (explicação didática):
- Uma ligação
é formada por sobreposição “de frente” (head-on) de orbitais; essa sobreposição é mais forte porque há maior compartilhamento de densidade eletrônica entre os núcleos. - Uma ligação
é formada por sobreposição lateral (side-on) de orbitais ; é geralmente mais fraca que a individualmente porque a sobreposição é menor.
- Uma ligação
- Numa ligação tripla entre átomos do segundo período (como N–N), a decomposição é:
- uma ligação
(a componente central, head-on), - duas ligações
(formadas por sobreposição lateral de dois pares de orbitais ).
Portanto, a estrutura contém umae duas .
- uma ligação
Passo 6
Responder qual ligação é mais forte (dando a interpretação física e comparativa).
- Entre as componentes da ligação tripla, a ligação
é mais forte que cada ligação , por causa da maior sobreposição orbital head-on. - Comparando ordens de ligação: ligações simples (
), duplas ( ) e triplas ( ), quanto maior a ordem de ligação maior a energia de ligação e menor o comprimento de ligação. Assim a ligação tripla N≡N (ordem ) é muito mais forte e mais curta do que uma ligação dupla ou simples N–N. - Resumindo: a componente mais forte é a
individual; considerando o conjunto, a ligação tripla (a própria N≡N) é a ligação mais forte entre essas opções.
Resposta
Três ligações entre os átomos: uma
A componente