Use estruturas eletrônicas de Lewis para indicar por que o hidróxido de tetrametilamônio, \left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{4} \mathrm{~N}^{+} \mathrm{OH}^{-}, 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 \mathrm{OH}^{-} não está ligado covalentemente ao cátion tetrametilamônio, \bigl(\mathrm{CH}_{3}\bigr)_{4}\mathrm{N}^{+}.
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 \mathrm{CH}_{3}.
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 =4 ligações \times 1 elétron =4
– valência original do N =5
Logo, carga formal do N = 4 - 5 = -1; porém o conjunto de 4 ligações usa 8 elétrons, e o nitrogênio “sobra” com carga neta +1.
Em cada \mathrm{CH}_{3}:
– 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
\begin{matrix} & H & & H\\\ & \mid & & \mid\\\ H - C - N^{+} - C - H\\\ & \mid & & \mid\\\ & H & & H \end{matrix}
com mais dois grupos \mathrm{CH}_{3} (acima e abaixo) da mesma maneira; o N não tem pares livres e carrega carga +1.

Passo 3

Agora o ânion \mathrm{OH}^{-}. 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 =7
– Valência original O =6
Logo carga formal = 7 - 6 = +1. Mas como é ânion, a carga formal real é -1.
Em Lewis a estrutura é
{:}\!O\!{:}\;-\;H
onde cada “:” é um par livre, totalizando 3 pares livres sobre o O, e carga formal -1.

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.
Isso significa que a atração entre \bigl(\mathrm{CH}_{3}\bigr)_{4}\mathrm{N}^{+} e \mathrm{OH}^{-} é eletrostática, típica de ligação iônica.

Resposta

As estruturas de Lewis mostram claramente que o \mathrm{OH}^{-} 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 \mathrm{OH}^{-} não está covalentemente ligado ao resto da molécula.

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