Represente as estruturas de Lewis dos íons e moléculas a seguir, calcule as cargas formais dos átomos e indique quando houver estrutura de ressonância:
Passo 1
O enunciado pede a estrutura de Lewis do íon
, o cálculo das cargas formais de cada átomo e a indicação de ressonância. Vamos usar os conceitos de valência eletrônica, regras de octeto, formal charge e estruturas de ressonância para íons poliatômicos.
Passo 2
Determinar o número total de elétrons de valência em
. O nitrogênio tem 5 elétrons de valência, cada oxigênio tem 6, e há um elétron extra devido à carga
. Assim,
elétrons de valência ao todo.
Passo 3
Desenhar o esqueleto da molécula e distribuir elétrons para satisfazer o octeto:
- Coloca-se o N no centro e três O em volta, ligando cada par N–O com uma ligação simples. Cada ligação usa 2 elétrons, totalizando
elétrons. - Restam
elétrons, que são alocados primeiro como pares isolados nos oxigênios para completar seus octetos. Cada O recebe 6 elétrons não ligantes (3 pares), usando .
Nesse ponto, cada oxigênio tem 8 elétrons (6 não ligantes
da ligação) e o N tem apenas 6 elétrons ligados (3 ligações simples), ainda incompleto.
Passo 4
Ajustar o octeto do nitrogênio formando ligações adicionais e calcular cargas formais:
- Remove-se um par isolado de um dos átomos de oxigênio e transforma-o numa ligação dupla com o N. Agora há uma ligação dupla
e duas ligações simples N–O. - Calcular as cargas formais numa das estruturas:
- Para o N:
. - Para o oxigênio duplamente ligado:
. - Para cada oxigênio ligado simples:
.
- A carga total fica
, consistente com o íon.
Passo 5
Indicar ressonância: a ligação dupla pode ocorrer com qualquer um dos três oxigênios, gerando três estruturas de ressonância equivalentes. Em cada estrutura:
- O nitrogênio fica com carga formal
. - O oxigênio ligado duplamente tem carga formal
. - Os dois oxigênios ligados simples têm carga formal
.
Como são três posições possíveis para a dupla, escrevemos três formas de ressonância, que devem ser desenhadas entre colchetes com uma flecha de dupla seta entre elas.
Resposta
Em cada uma das três estruturas de ressonância de
:
– O nitrogênio central tem carga formal .
– Um oxigênio está ligado por dupla ligação ao N e tem carga formal .
– Dois oxigênios estão ligados por simples ligação ao N e cada um tem carga formal .
As três formas diferem apenas em qual oxigênio forma a ligação dupla, sendo todas equivalentes e contribuindo igualmente para a estrutura real do íon.
– O nitrogênio central tem carga formal
– Um oxigênio está ligado por dupla ligação ao N e tem carga formal
– Dois oxigênios estão ligados por simples ligação ao N e cada um tem carga formal
As três formas diferem apenas em qual oxigênio forma a ligação dupla, sendo todas equivalentes e contribuindo igualmente para a estrutura real do íon.