Use estruturas eletrônicas de Lewis para indicar por que o hidróxido de tetrametilamônio,
, é um composto iônico, isto é, mostre por que o hidróxido não está covalentemente ligado ao resto da molécula.
Passo 1
O enunciado pede para usar estruturas de Lewis e formalismos de carga para mostrar que o
não está ligado covalentemente ao cátion tetrametilamônio,
.
Conteúdo: construções de Lewis, atribuição de elétrons a átomos em ligações simples, e cálculo de cargas formais.
Conteúdo: construções de Lewis, atribuição de elétrons a átomos em ligações simples, e cálculo de cargas formais.
Passo 2
Desenhamos primeiro o cátion tetrametilamônio. O nitrogênio tem 5 elétrons de valência e faz 4 ligações simples com os quatro grupos
.
Em Lewis, cada ligação é um par de elétrons compartilhados, mas para cálculo de carga formal contamos metade dos elétrons de cada ligação:
– elétrons atribuídos ao N ligações
elétron
– valência original do N
Logo, carga formal do N = ; porém o conjunto de 4 ligações usa 8 elétrons, e o nitrogênio “sobra” com carga neta
.
Em cada :
– C tem 4 elétrons de valência, recebe 4 elétrons (1 de cada ligação C–H e 1 de C–N), carga formal zero.
Em Lewis, cada ligação é um par de elétrons compartilhados, mas para cálculo de carga formal contamos metade dos elétrons de cada ligação:
– elétrons atribuídos ao N
– valência original do N
Logo, carga formal do N =
Em cada
– C tem 4 elétrons de valência, recebe 4 elétrons (1 de cada ligação C–H e 1 de C–N), carga formal zero.
Assim a estrutura de Lewis resumida do cátion é
com mais dois grupos
(acima e abaixo) da mesma maneira; o N não tem pares livres e carrega carga
.
Passo 3
Agora o ânion
. O oxigênio tem 6 elétrons de valência, ganha 1 por ser ânion (total 7) e usa 1 na ligação simples com H, sobrando 6 como 3 pares livres.
– Atribuição ao O: 6 elétrons (pares livres) + metade dos 2 elétrons da ligação O–H
– Valência original O
Logo carga formal = . Mas como é ânion, a carga formal real é
.
Em Lewis a estrutura é
– Atribuição ao O: 6 elétrons (pares livres) + metade dos 2 elétrons da ligação O–H
– Valência original O
Logo carga formal =
Em Lewis a estrutura é
onde cada “:” é um par livre, totalizando 3 pares livres sobre o O, e carga formal
.
Passo 4
Analisando as duas estruturas de Lewis, vemos que
– não há par de elétrons compartilhado entre o N e o O;
– cada espécie (cátion tetrametilamônio e ânion hidróxido) traz sua própria configuração de elétrons e cargas formais;
– não existe par eletrônico de ligação N–O.
– não há par de elétrons compartilhado entre o N e o O;
– cada espécie (cátion tetrametilamônio e ânion hidróxido) traz sua própria configuração de elétrons e cargas formais;
– não existe par eletrônico de ligação N–O.
Isso significa que a atração entre
e
é eletrostática, típica de ligação iônica.
Resposta
As estruturas de Lewis mostram claramente que o
mantém seus 3 pares livres e o cátion tetrametilamônio não cede elétrons para formar uma ligação N–O. Portanto, trata-se de um composto iônico, em que o
não está covalentemente ligado ao resto da molécula.