Indique o tipo de ligação, a polaridade da ligação, a polaridade da molécula, a geometria molecular e a estrutura de Lewis, dos seguintes compostos:
Passo 1
O enunciado pediu, para a molécula
, que eu indique:
- o tipo de ligação,
- a polaridade da ligação,
- a polaridade da molécula,
- a geometria molecular,
- e a estrutura de Lewis.
Informações relevantes dadas (explícitas ou óbvias para a molécula
):
- Trata‑se de uma molécula diatômica formada por dois átomos de nitrogênio.
- Cada átomo de nitrogênio tem
elétrons no total e configuração eletrônica de valência , portanto cada átomo contribui com elétrons de valência.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência — passo fundamental para a estrutura de Lewis.
Explicação didática:
- Para montar a estrutura de Lewis, primeiro contamos os elétrons de valência (os que participam das ligações).
- Cada átomo de nitrogênio possui
elétrons de valência (porque a configuração de valência é ). - Como há dois átomos, o total de elétrons de valência é
Isso significa que, para desenhar a estrutura de Lewis, devemos distribuir
elétrons ao redor dos átomos de forma a satisfazer a regra do octeto quando possível.
Passo 3
Montagem passo a passo da estrutura de Lewis.
Estratégia:
- Começar ligando os dois átomos com um par de elétrons (uma ligação simples), e depois adicionar elétrons não ligantes (pares livres) até completar octetos. Se sobrar deficit de elétrons nos octetos, transformar pares livres em ligações múltiplas.
Execução:
- Coloca-se uma ligação simples entre os dois átomos: isso usa
elétrons. Restam elétrons. - Distribui-se os
elétrons restantes como pares livres inicialmente. Se colocarmos 3 pares livres (6 elétrons) em cada átomo para completar octetos, não haveria elétrons suficientes. Então experimentamos formar multiplas ligações. - Para cada nitrogênio ter um octeto, a solução é formar uma ligação tripla entre eles: três pares compartilhados (6 elétrons) formam a ligação tripla; além disso cada nitrogênio fica com um par livre (2 elétrons) para completar o octeto.
- Verificação: ligação tripla usa
elétrons; dois pares livres (um em cada átomo) usam elétrons; total elétrons, que é o que temos.
- Verificação: ligação tripla usa
Assim a estrutura de Lewis fica representada por:
Interpretação: cada
tem um par solitário (dois pontos) e as três linhas
representam a ligação tripla (três pares de elétrons compartilhados).
Passo 4
Cálculo de cargas formais — checagem da melhor estrutura de Lewis.
Conceito rápido: a carga formal em um átomo é
Aplicando para cada nitrogênio na estrutura
:
- Elétrons de valência do N isolado:
. - Elétrons não ligantes em cada N:
(o par solitário). - Elétrons ligantes (pares compartilhados) conectados a cada N:
(três ligações).
Logo
Resultado: cada átomo tem carga formal
. Estrutura com cargas formais zero confirma que a estrutura com ligação tripla é a mais adequada.
Passo 5
Bond order (ordem de ligação) a partir da estrutura de Lewis e interpretação.
Definição simples: ordem de ligação = número de pares eletrônicos compartilhados entre dois átomos (ou, mais geralmente, diferença entre elétrons em orbitais ligantes e antiligantes dividida por
na teoria de orbitais moleculares).
Da Lewis, entre os dois N há três pares compartilhados, então a ordem de ligação é
Significado prático: ligação tripla costuma ser mais curta e mais forte que ligações duplas ou simples.
Passo 6
Confirmação pelo modelo de orbitais moleculares (explicação didática, rápida e útil para entender estabilidade e ordem de ligação).
Resumo do que fazer:
- Para diatômicos do segundo período (B, C, N) usa‑se a ordem de níveis:
, , , , etc. - Cada átomo de nitrogênio contribui com
elétrons de valência, então a molécula tem elétrons de valência para preencher os MOs.
Preenchimento (valência):
Contando elétrons:
- elétrons em orbitais ligantes:
em + em (total ) + em = elétrons ligantes; - elétrons em orbitais antiligantes:
em .
A ordem de ligação via MO é
Conclusão: modelo de orbitais moleculares confirma a ordem de ligação
, e explica a alta estabilidade da molécula
.
Passo 7
Tipo de ligação — explicação conceitual e conclusão.
Conceitos:
- Ligação iônica: ocorre entre átomos com grande diferença de eletronegatividade, envolvendo transferência de elétrons.
- Ligação covalente: ocorre quando há compartilhamento de pares de elétrons entre átomos.
- Quando os dois átomos são iguais (mesmo elemento), a ligação é covalente pura, sem polaridade por diferença de eletronegatividade.
Aplicando a
:
- Os dois átomos são nitrogênio idênticos. Logo a ligação é uma ligação covalente.
- Especificamente, é uma ligação covalente tripla (
).
Passo 8
Polaridade da ligação e da molécula — como determinar.
Conceitos:
- Polaridade da ligação depende da diferença de eletronegatividade
entre os átomos ligados. - Polaridade da molécula (dipolo resultante) depende da soma vetorial dos dipolos das ligações e da geometria molecular.
Aplicação:
- Eletronegatividade de nitrogênio:
(escala de Pauling). Como os dois átomos são iguais,
- Diferença zero implica ligação totalmente não polar.
- A molécula
é diatômica homonuclear, logo simétrica: não há momento dipolar resultante. Portanto a molécula é não polar.
Passo 9
Geometria molecular — definição e resultado.
Conceito:
- Para moléculas diatômicas com dois átomos ligados, a geometria é trivial: os dois átomos alinham-se formando uma linha reta.
Conclusão:
- Geometria: linear.
- Ângulo entre ligações (quando aplicável) é ). (Aqui há apenas uma ligação entre os dois átomos.)
Resposta
Tipo de ligação: ligação covalente tripla (
).
Polaridade da ligação: não polar ( ).
Polaridade da molécula: apolar (não polar).
Geometria molecular: linear (ângulo ).
Estrutura de Lewis: (um par isolado em cada nitrogênio, ligação tripla entre eles).
Polaridade da ligação: não polar (
Polaridade da molécula: apolar (não polar).
Geometria molecular: linear (ângulo
Estrutura de Lewis: