QUESTÃO 1: Estrutura de Lewis - Desenhe a estrutura de Lewis para cada uma das moléculas/espécies mostradas abaixo:
\mathrm{CH}_{5} \mathrm{~N}

Passo 1

O enunciado pede: desenhar a estrutura de Lewis para a molécula \mathrm{CH}_{5}\mathrm{N}.
Informações dadas: a fórmula molecular \mathrm{CH}_{5}\mathrm{N}, ou seja, contém 1 átomo de carbono, 1 átomo de nitrogênio e 5 átomos de hidrogénio. Nada mais foi fornecido.

Passo 2

Contar os elétrons de valência (essa é a primeira coisa que sempre fazemos). Cada elemento contribui com seus elétrons de valência:
\text{C: }4,\qquad \text{N: }5,\qquad \text{cada H: }1.
Total de elétrons de valência:
4 + 5 + 5\cdot 1 = 14\\ \text{elétrons}.é
Vou explicar: esses 14 elétrons são os que podemos usar para formar ligações e pares isolados (lone pairs) na estrutura de Lewis.

Passo 3

Escolher um esqueleto razoável (quem fica no centro e quem fica terminal). Regras simples:
  • Hidrogênios sempre ficam terminais (ligados a um átomo mais pesado), porque só aceitam uma ligação (regra do duetos).
  • Carbono costuma fazer 4 ligações, nitrogênio costuma fazer 3 ligações e ter um par isolado (na forma neutra).
    Com isso, a disposição mais plausível é uma ligação C–N com os hidrogênios distribuídos entre C e N de forma que cada H esteja ligado a um átomo pesado. A estrutura esperada é o grupo metila ligado ao nitrogênio, ou seja: \mathrm{CH}_3 ligado a \mathrm{NH}_2 — isto é a metilamina, fórmula condensada \mathrm{CH}_3\mathrm{NH}_2.

Passo 4

Montar as ligações simples iniciais: colocar ligações C–H (três), N–H (duas) e a ligação C–N (uma). Cada ligação simples consome 2 elétrons. Contagem das ligações:
\text{nº de ligações} = 3\\ (\mathrm{C\!-\!H}) + 2\\ (\mathrm{N\!-\!H}) + 1\\ (\mathrm{C\!-\!N}) = 6\\ \text{ligações}.ºçõçõ
Elétrons usados em ligações:
6 \times 2 = 12\\ \text{elétrons}.é
Elétrons restantes para distribuir como pares isolados:
14 - 12 = 2\\ \text{elétrons} \quad(\text{ou seja, 1 par})é

Passo 5

Colocar os elétrons restantes como pares isolados observando a regra do octeto (ou duetos para H). Onde colocar esse par isolado? Nitrogênio é o candidato natural porque após as ligações descritas o nitrogênio tem apenas 3 ligações (6 elétrons em ligações), faltam-lhe 2 elétrons para completar o octeto. Então colocamos o par isolado no nitrogênio. Agora verifiquemos o octeto/dueto:
  • Cada hidrogênio tem 1 ligação (2 elétrons) → regra do dueto satisfeita.
  • Carbono tem 4 ligações (8 elétrons) → octeto satisfeito.
  • Nitrogênio tem 3 ligações (6 elétrons) + 1 par isolado (2 elétrons) = 8 elétrons → octeto satisfeito.

Passo 6

Verificação de cargas formais (para ter certeza de que a estrutura neutra está correta). Fórmula da carga formal:
\text{carga formal} = \text{valência} - (\text{elétrons não ligantes} + \tfrac{1}{2}\times\text{elétrons em ligações}).êéãéçõ
Calcular para cada átomo:
  • Para o carbono:
\text{CF}_\mathrm{C} = 4 - (0 + \tfrac{1}{2}\times 8) = 4 - 4 = 0.
( Carbono tem 4 ligações → 8 elétrons em ligações.)
  • Para o nitrogênio:
\text{CF}_\mathrm{N} = 5 - (2 + \tfrac{1}{2}\times 6) = 5 - (2+3) = 0.
(N tem 1 par isolado = 2 elétrons não ligantes; 3 ligações → 6 elétrons em ligações.)
  • Para cada hidrogênio:
\text{CF}_\mathrm{H} = 1 - (0 + \tfrac{1}{2}\times 2) = 1 - 1 = 0.
Todas as cargas formais são zero, ou seja, a estrutura é eletricamente neutra e plausível.

Passo 7

Resumo didático do procedimento (para você aplicar rápido na prova):
  • Conte elétrons de valência (sempre primeiro).
  • Monte um esqueleto com H terminais; conecte átomos pesados (aqui C–N).
  • Coloque ligações simples e reduza a conta de elétrons.
  • Use elétrons restantes como pares isolados para completar octeto (exceto H).
  • Se faltar octeto, faça ligações múltiplas; aqui não foi necessário.
  • Calcule cargas formais para checar plausibilidade.
    Esse fluxo vale para a grande maioria das moléculas orgânicas simples.

Resposta

\mathrm{H}_3\mathrm{C}-\mathrm{NH}_2 com um par eletrônico isolado em \mathrm{N} (estrutura de Lewis: todas ligações simples C–H (3), N–H (2), C–N (1) e um par de elétrons não ligantes em \mathrm{N}).

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