Questão 04. Forneça todas as estruturas de Lewis razoáveis para as moléculas e íons a seguir. Em caso de existir mais de uma estrutura de ressonância, indique a dominante.
NO
NO
Passo 1
O enunciado pede: “Forneça todas as estruturas de Lewis razoáveis para
e, se houver ressonância, indique a estrutura dominante.”
Informações dadas (e que precisamos usar):
Informações dadas (e que precisamos usar):
- A espécie é a molécula neutra
. - Precisamos listar todas as estruturas de Lewis razoáveis (ou seja, aquelas que respeitam o número de elétrons de valência e as regras razoáveis de octeto/formal charge para essa espécie) e dizer qual estrutura é dominante.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência (passo obrigatório antes de desenhar qualquer estrutura):
- Nitrogênio (
) tem elétrons de valência. - Oxigênio (
) tem elétrons de valência.
Total de elétrons de valência para: elétrons.
Comentário didático: como o total é ímpar (), é uma espécie radical — sempre haverá um elétron desemparelhado nas estruturas de Lewis. Isso já é uma pista importante: não vamos conseguir dar octeto completo para ambos os átomos simultaneamente sem deixar um elétron isolado.
Passo 3
Regra prática para montar a estrutura:
- Colocar uma ligação entre
e (cada ligação usa 2 elétrons). - Distribuir os elétrons restantes como pares solitários tentando completar octetos quando possível.
- Calcular cargas formais para avaliar quais estruturas são mais razoáveis.
Fórmula que vamos usar para carga formal:
onde
é número de elétrons de valência do átomo neutro,
é número de elétrons não ligantes no átomo (lone pairs + elétrons desemparelhados), e
é número total de elétrons que participam de ligações com o átomo (ou seja, 2 vezes o número de ligações).
Passo 4
Vamos gerar as estruturas possíveis variando o número de ligações entre
e
: ligação simples (
), dupla (
) e tripla (
). Para cada caso contamos os elétrons não ligantes e calculamos cargas formais.
Caso A — ligação dupla (
ligações, hipótese intuitiva):
- Elétrons usados em ligações:
. Restam elétrons não ligantes para distribuir. - Para que o oxigênio tenha octeto: ele precisa de
elétrons não ligantes (isto é, duas pares solitários). Colocamos esses em . - Restam
elétrons para o : isso significa um par solitário (2 elétrons) + um elétron desemparelhado (1 elétron) sobre . - Contagem de elétrons ao redor:
tem não ligantes + de ligação = (octeto satisfeito). tem não ligantes + de ligação = (radical, octeto incompleto em 1 elétron). - Cargas formais usando
: - Para
: → - Para
: →
Conclusão do caso A: estrutura com ligação dupla, elétron desemparelhado no , e cargas formais em ambos os átomos. Esta é uma estrutura muito favorável porque minimiza cargas formais.
- Para
Passo 5
Caso B — ligação simples (
ligação):
- Elétrons usados em ligação:
. Restam elétrons não ligantes. - Para que o oxigênio tenha octeto com uma única ligação: ele precisa de
elétrons não ligantes (três pares). Colocamos esses em . - Restam
elétrons para o : novamente um par + um elétron desemparelhado. - Contagem de elétrons ao redor:
tem não ligantes + de ligação = (ok). tem não ligantes + de ligação = (muito abaixo do octeto). - Cargas formais:
-
: → -
: →
Conclusão do caso B: estrutura com ligação simples, elétron desemparelhado no , cargas formais e . É razoável como contribuição de ressonância, porém menos favorável que o caso A porque gera cargas formais maiores (módulo 1 em cada átomo) e deixa nitrogênio muito deficiente.
-
Passo 6
Caso C — ligação tripla (
ligações):
- Elétrons em ligações:
. Restam elétrons não ligantes. - Para que o oxigênio tenha octeto com ligação tripla: ele precisa de
elétrons não ligantes (um par). Colocamos esses em . - Restam
elétrons no : um par + um elétron desemparelhado. - Contagem de elétrons:
tem não ligantes + de ligação = (ok). tem não ligantes + de ligação = (excede octeto por 1 elétron — mas em Lewis isso apenas indica distribuição de cargas formais; é uma possível estrutura de ressonância como contribuição menor). - Cargas formais:
-
: → -
: →
Conclusão do caso C: estrutura com, elétron desemparelhado no , cargas formais e . É uma contribuição de ressonância possível, mas também menos favorável que o caso A (porque envolve separação de cargas e formalmente dá carga negativa ao nitrogênio, menos provável no contexto real).
-
Passo 7
Comparação das estruturas e escolha da dominante:
- Caso A (ligação dupla, cargas 0/0, radical no
) tem as menores cargas formais (todos zero) e satisfaz o octeto do oxigênio; deixa o nitrogênio com 7 elétrons (radical) — isto é compatível com o fato de ser um radical. Portanto é a estrutura mais estável e, portanto, a dominante. - Caso B (ligação simples) e caso C (ligação tripla) são contribuintes de ressonância menores: ambos têm cargas formais com módulo
(mas de sinais opostos), e portanto são menos importantes.
Observação extra (intuição física): pela teoria de orbitais moleculares,tem ordem de ligação intermediária entre e (isto explica por que comprimentos de ligação e energias ficam entre o simples e o triplo), mas a representação de Lewis que mais pesa é a com ligação dupla e um elétron desemparelhado no .
Passo 8
Resumo didático de como eu faria essa questão na prova (passos práticos e rápidos):
- Somar elétrons de valência:
. - Fazer hipótese inicial de ligação dupla porque com dois átomos costuma minimizar cargas; distribuir elétrons e ver cargas formais.
- Calcular cargas formais; se houver alternativa com cargas menores (em módulo) ela é dominante.
- Lembrar: total ímpar → espécie radical → sempre haverá um elétron desemparelhado.
- Listar as outras estruturas (simples e tripla) como contribuintes menores e justificar por cargas formais.
Resposta
Estrutura dominante (principal): ligação dupla
com elétron desemparelhado no
; descrição:
tem um par solitário e um elétron desemparelhado (3 elétrons não ligantes),
tem dois pares solitários (4 elétrons não ligantes);
.
Contribuintes de ressonância menores:
(ligação simples) com elétron desemparelhado no
;