Enunciado

  1. A fórmula do íon bromato, B r O 3 - , é semelhante à do íon clorato, C l O 3 - , mas as fórmulas dos íons nitrato e fosfato têm números diferentes de átomos de oxigênio, como as fórmulas dos íons nitrito e fosfito. Dê as estruturas de Lewis para esses quatro íons e explique por que as fórmulas são diferentes.
  2. A energia é transferida para os músculos no organismo através de mudança no ATP, uma molécula que contém cadeias de íons fosfato ( - P 0 2 - 0 - P 0 2 - 0 - P 0 2 - 0 ) . Explique por que os íons fosfato podem se ligar dessa maneira, mas os íons nitrato não.

Passo 1

Bom galera, desenhar cada uma das estruturas citadas.

Começando pelo o nitrato,   N O 3 - .

O nitrogênio possui 5 elétrons na sua camada de valência, enquanto o oxigênio possui 6. Como nós temos uma carga de -1 vamos precisar somar um elétron:

e - = 5 + 3 × 6 + 1 = 24

Agora vamos distribuir estes elétrons entre os átomos. Vai ficar mais ou menos assim:

Usando a fórmula para achar a carga formal de cada átomo:

C a r g a   F o r m a l = V - L - 1 2 S

V é a quantidade de elétrons de valência do átomo livre;L é a quantidade de elétrons presentes nos pares isolados (não ligantes) do átomo na estrutura;S é a quantidade de elétrons compartilhados pelo átomo na estrutura.

Para o nitrogênio:

C a r g a   F o r m a l = 5 - 0 - 8 2 = + 1

Para o oxigênio com ligação simples:

C a r g a   F o r m a l = 6 - 6 - 2 2 = - 1

E os com dupla:

C a r g a   F o r m a l = 6 - 4 - 4 2 = 0

Para o nitrito, N O 2 - , podemos fazer a mesma coisa e obter:

A carga formal do oxigênio é a mesma da molécula anterior, já o nitrogênio:

C a r g a   F o r m a l = 5 - 2 - 6 2 = 0

Agora por que as estruturas diferem? Para começar, o estado de oxidação entre eles é diferente.

Sendo assim, apesar das moléculas apresentarem hibridação sp², sua geometria molecular será diferente devido a presença dos elétrons livres.

Passo 2

Para o íon fosfato, P O 4 3 - teremos 6 elétrons proveniente de cada oxigênio e 5 do fósforo. Como nós temos uma carga de -3 vamos precisar somar três elétrons:

e - = 5 + 4 × 6 + 3 = 32

Agora vamos distribuir estes elétrons entre os átomos. Vai ficar mais ou menos assim:

A carga formal para o oxigênio será igual à obtida no passo 1.

Para o fósforo:

C a r g a   F o r m a l = 5 - 0 - 8 2 = + 1

E o fosfito, P O 3 3 - , será:

Já a carga formal:

C a r g a   F o r m a l = 5 - 2 - 6 2 = 0

Da mesma forma que anterior, apesar das moléculas apresentarem hibridação sp³, sua geometria molecular será diferente devido a presença dos elétrons livres.

Passo 3

Vamos agora para a letra b!

Mas antes vamos olhar a molécula de ATP mais de perto:

Bem linda, né!

Se vocês contarem na estrutura que acabei de mostrar, o fósforo permitiu a expansão do octeto, ficando com 10 elétrons na sua última camada.

Na sua camada de valência, o fósforo possui a distribuição 3s²3p³. Então temos dois elétrons no orbital s, ele está completo, e três no p, ou seja, podemos adicionar mais três para completar este orbital. Certo ate aqui?

Quando ocorre uma ligação, um dos elétrons que estava no orbital s vai se excitar e pular para o orbital d vazio. Então nós ficamos com somente um elétron nos orbitais s, p¹, p², p³ e d¹.

Se é assim, nós teremos cinco orbitais incompletos e poderemos fazer estas cinco ligações que vimos no ATP. Ou seja, ele é uma exceção à Regra do Octeto.

Já o nitrogênio aceita fazer no máximo quatro ligações, e se estabiliza com oito elétrons na sua última camada.

Resposta

  1. Estado de oxidação e presença de elétrons livres;
  2. O fósforo é uma exceção à Regra do Octeto.
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