Exercícios Resolvidos de Ligações Covalentes

UFMG – Lista de Exercícios de Química Geral. Ligação Covalente. Questão 01. Modificada.

O íon cianeto, Equation possui o átomo menos eletronegativo, Equation , no centro. O muito instável, Equation tem a mesma fórmula, mas o átomo de Equation está no centro.

a) Desenhe três possíveis estruturas de ressonância para o Equation e calcule as cargas formais.

b) Com base nas cargas formais, decida qual é a estrutura de ressonância com a distribuição de cargas mais razoável. Justifique.

Passo 1

a) 1º passo é identificar o átomo central: o enuncido já manda a gente utilizar o Equation como átomo central.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

O 2º passo é ligar os outros átomos no átomo central:

Passo 3

O 3º passo é só no caso de restarem átomos. Não sobrou ninguém aqui!

Passo 4

O 4º passo é a contagem de elétrons de valência da estrutura.

Olha aí as configurações eletrônicas:

Equation

Equation

Equation

E a contagem do número de elétrons fica:

Passo 5

No 5º passo a gente completa o octeto da galera e conta os elétrons que estão na estrutura, fazendo os ajustes necessários!

Completando o octeto:

E a gente consegue contar 10 pares de elétrons, ou seja, 20 elétrons.

Mas pelas nossas constas no 4º passo, só poderiam ter 16. Então vamos ter que fazer umas duplas aí.

Beleza, a galara segue com o octeto completo e agora a gente tem 16 elétrons aí, exatamente como a gente tinha previsto.

Mas talvez você tenha feito assim:

Ou assim:

Essas são, justamente, as três possíveis estruturas de ressonância que o enunciado nos pede.

Passo 6

No sexto passo a gente vai calcular as cargas formais.

Configuração dos átomos pra contar os elétrons de valência:

Equation

Equation

Equation

Para a primeira estrutura:

Pro carbono: 4 elétrons de valência – 6 elétrons na estrutura de Lewis Equation

Pro nitrogênio: 5 elétrons de valência – 4 elétrons na estrutura de Lewis Equation

Pro oxigênio: 6 elétrons de valência – 6 elétrons na estrutura de Lewis Equation

Como tem um cara com carga formal positiva e outro com carga formal negativa, dá vontade de fazer mais uma ligação entre o carbono e o nitrogênio pra melhorar as cargas formais. Mas nenhum desses caras pode expandir o octeto (são do segundo período). Então fica assim mesmo.

Vamos fazer o cálculo da carga formal mais “atalhado” para a segunda estrutura:

Equation

Equation

Equation

E para a terceira:

Equation

Equation

Equation

Em todos os casos, a soma global das cargas formais é igual a Equation , que é a carga do CNO-. Se isso não acontecer, refaça as contas ou a estrutura! Tem alguma coisa errada.

Beleza, item a respondido!

Passo 7

b) Agora ele pede pra gente determinar qual das estruturas que a gente fez é a mais razoável, considerando as cargas formais.

A gente dá preferência para cargas formais o mais próximo de zero possível. Essas estruturas são mais estáveis, tem níveis de energia menores.

Se tem um cara com uma baita carga formal positiva perto de um cara com uma baita carga formal negativa, a tendência natural é que os elétrons se rearrenjem pra deixar as cargas mais “espalhadas”.

Por isso, a estrutura mais razoável é a terceira:

Equation

Equation

Equation

Além de não ter nenhuma carga dupla ou tripla, a carga negativa está, ao menos em parte, no oxigênio.

Levando em consideração que o oxigênio é mais eletronagativo que o carbono, seria estranho o carbono concentrar toda a carga negativa.

Passo 8

Beleza, exercício respondido.

Agora só uma observação.

Embora a terceira estrutura seja a mais “razoável” em termos de carga formal, as três estruturas que a gente encontrou contribuem para o híbrido de ressonância.

A questão é que as contribuições delas não são equivalentes!

A terceira estrutura contribui de forma mais significativa do que as outras.

É como se a carga negativa estivesse deslocalizada/espalhada pela molécula, mas mais concentrada onde a terceira estrutura indica.

Resposta

a)

b) A terceira é a mais razoável, baseando-se nas cargas formais.

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