Represente as estruturas de Lewis de cada um dos compostos abaixo, determinando os casos em que a regra do octeto não é obedecida. Além disso, diga o arranjo espacial (derivado da geometria molecular) para cada caso.
NO; (0,4 pontos)
NO; (0,4 pontos)
Passo 1
O enunciado pede três coisas sobre a molécula
:
- Representar as estruturas de Lewis possíveis para
. - Determinar em quais casos a regra do octeto não é obedecida.
- Dizer o arranjo espacial (geometria molecular) da molécula.
Informações dadas (apenas a fórmula):
.
Passo 2
Primeiro passo prático: contar os elétrons de valência disponíveis para construir as estruturas de Lewis.
- Nitrogênio tem
elétrons de valência. - Oxigênio tem
elétrons de valência.
Total de elétrons de valência para
:
Como o total é ímpar (
), sabemos desde já que haverá um elétron desemparelhado (radical) na estrutura de Lewis: não é possível dar oito elétrons completos para ambos os átomos com um total ímpar de elétrons.
Passo 3
Montagem da esqueleto e regra prática: ligar os átomos por uma ligação simples primeiro (cada ligação consome 2 elétrons) e depois distribuir os elétrons não ligados priorizando o átomo mais eletronegativo (oxigênio).
- Coloca-se uma ligação N–O: isso usa
elétrons. - Restam
elétrons para distribuir como pares/livre e elétron isolado.
Passo 4
Distribuição dando prioridade ao oxigênio (completar octeto do átomo mais eletronegativo quando possível).
- Para completar o octeto do oxigênio (já conta 2 elétrons da ligação N–O), precisa de mais 6 elétrons (três pares). Então colocamos 3 pares no oxigênio: isso usa
dos restantes. - Restam
elétrons que então vão para o nitrogênio: isso corresponde a um par (2 elétrons) + um elétron desemparelhado (1 elétron).
Resumo desta construção (estrutura “simples”):
- Oxigênio: 3 pares de elétrons não-ligantes + 1 ligação ao N → octeto completo (8 elétrons).
- Nitrogênio: 1 par não-ligante, 1 ligação ao O (2 elétrons) e 1 elétron desemparelhado → total ao redor do N =
elétrons (ou seja, N não alcança octeto).
Agora calculemos as cargas formais dessa estrutura (para avaliar sua razoabilidade). Fórmula da carga formal:
- Para o oxigênio:
- elétrons não-ligantes =
, - elétrons de ligação =
,
- elétrons não-ligantes =
- Para o nitrogênio:
- elétrons não-ligantes =
(o par + o elétron isolado contam como 3), - elétrons de ligação =
,
- elétrons não-ligantes =
Portanto esta estrutura simples tem
e
. Observação: nitrogênio fica com octeto incompleto (violação do octeto), e há um elétron desemparelhado no nitrogênio.
Passo 5
Considerar outra estrutura de Lewis: tentar ligação dupla N=O.
- Se formos para uma ligação dupla, a ligação usa
elétrons. Restam elétrons. - Completar o octeto do oxigênio: com a dupla ligação o oxigênio já participa com 4 elétrons na ligação, então precisa de mais 4 elétrons (dois pares) como não-ligantes. Isso usa
dos restantes. - Restam
elétrons que vão para o nitrogênio: novamente isso é um par + um elétron desemparelhado no nitrogênio.
Contagem de elétrons ao redor dos átomos:
- Oxigênio: 2 pares não-ligantes + 2 ligações (4 elétrons de ligação) =
→ octeto satisfeito. - Nitrogênio: 1 par não-ligante (2), 1 elétron desemparelhado (1) e 2 ligações (4 elétrons) → total
elétrons ao redor do N → ainda não tem octeto (ficou com 7).
Cargas formais nesta estrutura:
- Oxigênio: não-ligantes =
, ligação = , - Nitrogênio: não-ligantes =
, ligação = ,
Resultado: a estrutura com ligação dupla e um elétron desemparelhado no nitrogênio tem cargas formais zero em ambos os átomos, e o oxigênio tem octeto completo; o nitrogênio fica com 7 elétrons (octeto não satisfeito) por causa do elétron ímpar.
Passo 6
Interpretação e escolha de contribuição de ressonância:
- Como regra prática para estruturas de Lewis, estruturas com menores cargas formais (favoravelmente zero) são melhores contribuintes. Portanto a estrutura com
(ligação dupla) e um elétron desemparelhado no nitrogênio é a principal contribuição de Lewis, porque tem e . - A estrutura com ligação simples (N–O) e cargas formais
no N e no O também existe como contribuição, mas é menos importante por envolver cargas formais maiores. - Em todas as estruturas possíveis para
o número total de elétrons é ímpar, então necessariamente existe um elétron desemparelhado: a molécula é um radical (isso também corresponde ao comportamento experimental de ser paramagnético).
Conclusão sobre a regra do octeto:
- O oxigênio pode atingir o octeto nas estruturas consideradas.
- O nitrogênio NÃO consegue completar o octeto (fica com 7 elétrons na melhor estrutura), por causa do número ímpar total de elétrons. Portanto a regra do octeto é violada no nitrogênio em
.
Passo 7
Representação final e descrição verbal do arranjo espacial (geometria molecular):
-
Estrutura de Lewis principal (melhor contribuinte):
- Ligação dupla entre N e O:
. - Oxigênio com dois pares não-ligantes (4 elétrons não-ligantes).
- Nitrogênio com um par não-ligante e um elétron desemparelhado.
- Cargas formais:
, .
- Ligação dupla entre N e O:
-
Outra contribuição possível:
- Ligação simples
com três pares no oxigênio e no nitrogênio um par + elétron desemparelhado. - Cargas formais:
, .
- Ligação simples
-
Violação do octeto:
- Nitrogênio não obedece ao octeto (fica com 7 elétrons na melhor estrutura). Oxigênio obedece ao octeto.
-
Geometria molecular (arranjo espacial):
-
é diatômico, portanto a geometria é linear (os dois núcleos estão na mesma linha). Não há ângulos a definir além de . - Propriedade adicional importante (relacionada à estrutura eletrônica):
é paramagnético devido ao elétron desemparelhado.
-
Resposta
Estrutura principal: ligação dupla
com oxigênio tendo dois pares não-ligantes e nitrogênio tendo um par não-ligante mais um elétron desemparelhado;
,
.
Estrutura alternativa: ligação simples com oxigênio tendo três pares não-ligantes e nitrogênio um par + elétron desemparelhado;
,
.
Regra do octeto: violada para o nitrogênio (não consegue completar octeto); oxigênio obedece ao octeto.
Arranjo espacial: linear (molécula diatômica, ângulo );
é paramagnético.
Estrutura alternativa: ligação simples
Regra do octeto: violada para o nitrogênio (não consegue completar octeto); oxigênio obedece ao octeto.
Arranjo espacial: linear (molécula diatômica, ângulo