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)

Passo 1

O enunciado pede três coisas sobre a molécula \mathrm{NO}:
  • Representar as estruturas de Lewis possíveis para \mathrm{NO}.
  • Determinar em quais casos a regra do octeto não é obedecida.
  • Dizer o arranjo espacial (geometria molecular) da molécula.
Informações dadas (apenas a fórmula): \mathrm{NO}.

Passo 2

Primeiro passo prático: contar os elétrons de valência disponíveis para construir as estruturas de Lewis.
  • Nitrogênio tem \;5\; elétrons de valência.
  • Oxigênio tem \;6\; elétrons de valência.
Total de elétrons de valência para \mathrm{NO}:
5 + 6 = 11.
Como o total é ímpar ( 11), 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 \;2\; elétrons.
  • Restam 11-2=9 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 6 dos 9 restantes.
  • Restam 9-6=3 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 = 2 + 2 + 1 = 5 elétrons (ou seja, N não alcança octeto).
Agora calculemos as cargas formais dessa estrutura (para avaliar sua razoabilidade). Fórmula da carga formal:
\text{FC} = \text{valência} - \text{elétrons não-ligantes} - \tfrac{1}{2}\times\text{elétrons de ligação}.êéãéçã
  • Para o oxigênio:
    • elétrons não-ligantes = 6,
    • elétrons de ligação = 2,
    \text{FC}_\mathrm{O} = 6 - 6 - \tfrac{1}{2}\cdot 2 = 6 - 6 -1 = -1.
  • Para o nitrogênio:
    • elétrons não-ligantes = 3 (o par + o elétron isolado contam como 3),
    • elétrons de ligação = 2,
    \text{FC}_\mathrm{N} = 5 - 3 - \tfrac{1}{2}\cdot 2 = 5 -3 -1 = +1.
Portanto esta estrutura simples tem \text{FC}_\mathrm{N}=+1 e \text{FC}_\mathrm{O}=-1. 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 4 elétrons. Restam 11-4=7 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 4 dos 7 restantes.
  • Restam 7-4=3 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) = 4+4=8 → octeto satisfeito.
  • Nitrogênio: 1 par não-ligante (2), 1 elétron desemparelhado (1) e 2 ligações (4 elétrons) → total 2+1+4=7 elétrons ao redor do N → ainda não tem octeto (ficou com 7).
Cargas formais nesta estrutura:
  • Oxigênio: não-ligantes = 4, ligação = 4, \text{FC}_\mathrm{O} = 6 - 4 - \tfrac{1}{2}\cdot 4 = 6 -4 -2 = 0.
  • Nitrogênio: não-ligantes = 3, ligação = 4, \text{FC}_\mathrm{N} = 5 - 3 - \tfrac{1}{2}\cdot 4 = 5 -3 -2 = 0.
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 \mathrm{N}=\mathrm{O} (ligação dupla) e um elétron desemparelhado no nitrogênio é a principal contribuição de Lewis, porque tem \text{FC}_\mathrm{N}=0 e \text{FC}_\mathrm{O}=0.
  • A estrutura com ligação simples (N–O) e cargas formais +\!1 no N e -\!1 no O também existe como contribuição, mas é menos importante por envolver cargas formais maiores.
  • Em todas as estruturas possíveis para \mathrm{NO} 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 \mathrm{NO} 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 \mathrm{NO}.

Passo 7

Representação final e descrição verbal do arranjo espacial (geometria molecular):
  • Estrutura de Lewis principal (melhor contribuinte):
    • Ligação dupla entre N e O: \mathrm{N}=\mathrm{O}.
    • Oxigênio com dois pares não-ligantes (4 elétrons não-ligantes).
    • Nitrogênio com um par não-ligante e um elétron desemparelhado.
    • Cargas formais: \text{FC}_\mathrm{N}=0, \text{FC}_\mathrm{O}=0.
  • Outra contribuição possível:
    • Ligação simples \mathrm{N}-\mathrm{O} com três pares no oxigênio e no nitrogênio um par + elétron desemparelhado.
    • Cargas formais: \text{FC}_\mathrm{N}=+1, \text{FC}_\mathrm{O}=-1.
  • Violação do octeto:
    • Nitrogênio não obedece ao octeto (fica com 7 elétrons na melhor estrutura). Oxigênio obedece ao octeto.
  • Geometria molecular (arranjo espacial):
    • \mathrm{NO} é diatômico, portanto a geometria é linear (os dois núcleos estão na mesma linha). Não há ângulos a definir além de 180^\circ.
    • Propriedade adicional importante (relacionada à estrutura eletrônica): \mathrm{NO} é paramagnético devido ao elétron desemparelhado.

Resposta

Estrutura principal: ligação dupla \mathrm{N}=\mathrm{O} com oxigênio tendo dois pares não-ligantes e nitrogênio tendo um par não-ligante mais um elétron desemparelhado; \text{FC}_\mathrm{N}=0, \text{FC}_\mathrm{O}=0.
Estrutura alternativa: ligação simples \mathrm{N}-\mathrm{O} com oxigênio tendo três pares não-ligantes e nitrogênio um par + elétron desemparelhado; \text{FC}_\mathrm{N}=+1, \text{FC}_\mathrm{O}=-1.
Regra do octeto: violada para o nitrogênio (não consegue completar octeto); oxigênio obedece ao octeto.
Arranjo espacial: linear (molécula diatômica, ângulo 180^\circ); \mathrm{NO} é paramagnético.

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