Represente as estruturas de Lewis dos íons e moléculas a seguir, calcule as cargas formais dos átomos e indique quando houver estrutura de ressonância:
\mathrm{NO}_{3}{ }^{-}

Passo 1

O enunciado pede a estrutura de Lewis do íon \mathrm{NO}_3^{-}, 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 \mathrm{NO}_3^{-}. O nitrogênio tem 5 elétrons de valência, cada oxigênio tem 6, e há um elétron extra devido à carga -1. Assim,
5 + 3\times 6 + 1 = 5 + 18 + 1 = 24
elétrons de valência ao todo.

Passo 3

Desenhar o esqueleto da molécula e distribuir elétrons para satisfazer o octeto:
  1. 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 3\times 2=6 elétrons.
  2. Restam 24 - 6 = 18 elétrons, que são alocados primeiro como pares isolados nos oxigênios para completar seus octetos. Cada O recebe 6 elétrons não ligantes (3 pares), usando 3\times 6=18.
Nesse ponto, cada oxigênio tem 8 elétrons (6 não ligantes +2 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:
  1. 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 N=O e duas ligações simples N–O.
  2. Calcular as cargas formais numa das estruturas:
  • Para o N: V - (N_{\text{não ligado}} + B/2) = 5 - (0 + 8/2) = 5 -4 = +1ã.
  • Para o oxigênio duplamente ligado: 6 - (4 + 4/2) = 6 - (4+2) = 0.
  • Para cada oxigênio ligado simples: 6 - (6 + 2/2) = 6 - (6+1) = -1.
  1. A carga total fica +1 + 0 + (-1) + (-1) = -1, 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 +1.
  • O oxigênio ligado duplamente tem carga formal 0.
  • Os dois oxigênios ligados simples têm carga formal -1.
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 \mathrm{NO}_3^{-}:
– O nitrogênio central tem carga formal +1.
– Um oxigênio está ligado por dupla ligação ao N e tem carga formal 0.
– Dois oxigênios estão ligados por simples ligação ao N e cada um tem carga formal -1.
As três formas diferem apenas em qual oxigênio forma a ligação dupla, sendo todas equivalentes e contribuindo igualmente para a estrutura real do íon.

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