Represente as estruturas de Lewis de cada uma das seguintes moléculas ou íons. Identifique casos em que a regra do octeto não é obedecida; determine qual átomo em cada composto não obedece à regra do octeto; e determine quantos elétrons estão em torno dos seguintes átomos:
NO
NO
Passo 1
O enunciado pede, para a espécie química
:
- Representar as estruturas de Lewis (principais contribuintes de ressonância).
- Identificar se a regra do octeto é obedecida; caso não seja, dizer qual átomo não obedece.
- Determinar quantos elétrons estão em torno de cada átomo (nitrogênio e oxigênio) na estrutura de Lewis adequada.
Informações iniciais dadas pelo enunciado:
- A espécie é
(óxido nítrico), neutra, formada por um átomo de nitrogênio e um de oxigênio.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência (fundamental para montar a estrutura de Lewis).
- Nitrogênio tem
elétrons de valência. - Oxigênio tem
elétrons de valência.
Total de elétrons de valência:
Comentário importante: o total é ímpar (
), portanto
é uma espécie com número ímpar de elétrons — ou seja, um radical (há um elétron desemparelhado). Isso significa desde já que NÃO é possível dar um octeto completo a todos os átomos ao mesmo tempo, porque um elétron sobrará.
Passo 3
Escolha do esqueleto e passo inicial: ligar os dois átomos por uma ligação simples.
- Esqueleto:
. - Usa-se
elétrons para a ligação: sobra elétrons para distribuir como pares isolados e elétrons desemparelhados.
Regra prática: primeiro tente satisfazer o octeto do átomo mais eletronegativo (oxigênio), depois ajuste o nitrogênio.
Passo 4
Distribuição de elétrons não-ligantes para satisfazer o oxigênio:
- Para que o oxigênio alcance o octeto, costuma-se colocar pares isolados primeiro nele.
Se colocarmos três pares (6 elétrons) em O, então: - elétrons usados: ligação (2) + pares em O (6) = 8 usados;
- restam
elétrons que devem ficar no nitrogênio (como um par + 1 elétron desemparelhado) ou repartidos conforme necessário.
Mas é mais vantajoso eletronicamente formar uma ligação dupla entre N e O (reduzir cargas formais). Vamos testar a estrutura com ligação dupla.
Passo 5
Estrutura com ligação dupla (contribuinte principal)
- Proposta: ligação dupla
. - Distribuição de elétrons não-ligantes: colocar dois pares isolados em O (4 elétrons) e um par isolado + 1 elétron desemparelhado em N (3 elétrons).
Contagem total: ligação dupla (4 elétrons) + pares em O (4 elétrons) + par em N (2) + elétron desemparelhado em N (1) =— conserva os elétrons.
Descrevendo explicitamente a configuração:
- Oxigênio: dois pares não-ligantes + duas ligações compartilhadas (ligação dupla) → ao redor de O há
elétrons (octeto satisfeito). - Nitrogênio: um par não-ligante (2 e⁻) + ligação dupla (4 e⁻) + 1 elétron desemparelhado (1 e⁻) → ao redor de N há
elétrons (não completa o octeto).
Passo 6
Cálculo das cargas formais (para avaliar estabilidade das estruturas)
Fórmula (útil para a prova):
Fórmula (útil para a prova):
onde
= elétrons de valência do átomo isolado,
= elétrons não-ligantes ao redor do átomo (contados como elétrons individuais),
= elétrons envolvidos em ligações (soma de pares nas ligações envolvendo o átomo).
Para a estrutura com ligação dupla (descrita no passo anterior):
- Nitrogênio:
, (um par = 2 e⁻ + 1 e⁻ desemparelhado = 1), (duas ligações = 4 e⁻)
- Oxigênio:
, (dois pares),
Conclusão: nessa estrutura ambos os átomos têm carga formal zero — é o contribuinte de Lewis mais importante.
Passo 7
Outra contribuição de ressonância (menos importante): estrutura com tripla ligação e cargas formais
- Proposta:
com um par isolado a menos em oxigênio e com um elétron desemparelhado em nitrogênio. Para conservar elétrons, nessa configuração normalmente fica: - Oxigênio com dois pares isolados? (verifique a distribuição exata olhando quantos elétrons restam).
Cálculo de cargas formais nessa hipótese:
- Oxigênio com dois pares isolados? (verifique a distribuição exata olhando quantos elétrons restam).
- Se houver tripla ligação (
para cada átomo na ligação), e se N tiver 1 elétron não-ligante e O tiver 4 elétrons não-ligantes:
Essa estrutura tem separação de cargas (
) e, portanto, é menos estável que o contribuinte sem cargas formais; ainda assim contribui para a descrição eletrônica real — é por isso que o enlace experimental de
tem caráter entre dupla e tripla (bond order ≈ 2,5).
Passo 8
Interpretação final e identificação da violação do octeto
- Como o total de elétrons é ímpar (
), não é possível que ambos os átomos tenham octeto completo simultaneamente. - Na estrutura que mais contribui (ligação dupla, cargas formais zero), o oxigênio tem octeto completo (
elétrons ao seu redor) e o nitrogênio fica com elétrons ao redor (ou seja, NÃO obedece ao octeto). - O elétron que sobra está desemparelhado e fica no nitrogênio nessa estrutura principal; isso faz de
um radical, paramagnético.
Passo 9
Como contar “quantos elétrons estão em torno” de um átomo numa estrutura de Lewis (dica prática para prova)
- Conta-se todos os elétrons locais: cada par isolado conta como
, cada ligação simples conta como (se for ligação múltipla, conta-se todos os elétrons das ligações), e elétrons desemparelhados contam como . - Exemplo aplicado à estrutura principal de
: - Nitrogênio: ligação dupla =
elétrons + par isolado = elétrons + elétron desemparelhado = elétron → total . - Oxigênio: ligação dupla =
elétrons + dois pares isolados = elétrons → total .
- Nitrogênio: ligação dupla =
Resposta
Estruturas de Lewis principais: contribuinte mais importante — ligação dupla com elétron desemparelhado em N (representação verbal:
com um par isolado e um elétron desemparelhado ligado por
onde O tem dois pares isolados); outro contribuinte de ressonância é
(tripla ligação) com separação de cargas.
Regra do octeto: NÃO é obedecida para todos; o átomo que não obedece é o nitrogênio.
Número de elétrons em torno dos átomos (na estrutura principal): elétrons;
elétrons.
Regra do octeto: NÃO é obedecida para todos; o átomo que não obedece é o nitrogênio.
Número de elétrons em torno dos átomos (na estrutura principal):