Escreva as estruturas de Lewis, mostrando os elétrons de valência, para as seguintes moléculas covalentes: CH3 N2^+

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa desenhar as estruturas de Lewis para a molécula CH3N2^+. Isso envolve entender como os elétrons de valência se organizam nessa molécula. Vamos precisar saber quantos elétrons cada átomo contribui e como eles se conectam para formar os laços químicos.

Passo 2

Primeiro, vamos contar os elétrons de valência de cada átomo na molécula CH3N2^+.
  • Carbono ©: 4 elétrons de valência
  • Hidrogênio (H): 1 elétron de valencia (e temos 3 H, então 3 elétrons)
  • Nitrogênio (N): 5 elétrons de valência cada (e temos 2 N, então 10 elétrons)
Total sem considerar a carga: 4 + 3 + 10 = 17 elétrons.
Mas a molécula tem uma carga positiva (+), o que significa que ela perdeu um elétron. Então, subtraímos 1 elétron:
17 - 1 = 16 elétrons de valência disponíveis.

Passo 3

Agora, vamos distribuir esses 16 elétrons entre os átomos para formar ligações e pares de elétrons isolados.
  • Carbono ©: Geralmente forma 4 ligações.
  • Hidrogênio (H): Cada H forma 1 ligação.
  • Nitrogênio (N): Geralmente forma 3 ligações e possui pares de elétrons.
Vamos começar ligando o carbono aos hidrogênios e aos nitrogênios.

Passo 4

Desenhando as ligações:
  1. Carbono © no centro.
  2. Três hidrogênios (H) ligados ao carbono.
  3. Dois nitrogênios (N) ligados ao carbono.
Cada ligação simples usa 2 elétrons, então:
  • 3 ligações C-H: 3 times 2 = 6 elétrons
  • 2 ligações C-N: 2 times 2 = 4 elétrons
Total usado até agora: 6 + 4 = 10 elétrons.
Ainda temos 16 - 10 = 6 elétrons para distribuir como pares isolados.

Passo 5

Distribuindo os pares isolados nos nitrogênios:
Cada nitrogênio já está ligado ao carbono com uma ligação simples (2 elétrons). Para completar a regra do octeto:
  • Cada N precisa de mais 6 elétrons (3 pares) para completar o octeto.
Mas temos apenas 6 elétrons restantes, então cada nitrogênio recebe 3 pares isolados, totalizando os 6 elétrons.

Passo 6

No entanto, a molécula tem uma carga positiva, o que indica que há uma ligação com menos elétrons. Isso geralmente se manifesta como uma ligação dupla para minimizar a carga formal.
Vamos converter uma das ligações N-C de simples para dupla:
  • Agora, uma ligação N=C usa 4 elétrons.
  • A outra ligação C-N permanece simples, usando 2 elétrons.
Isso distribui melhor os elétrons e reduz a carga formal.

Passo 7

Vamos verificar os octetos:
  • Carbono ©: 4 ligações (3 H e 1 dupla com N) = 8 elétrons
  • Hidrogênios (H): 2 elétrons cada
  • Nitrogênios (N): Um N com ligação dupla tem 8 elétrons, e o outro com ligação simples também tem 8 elétrons considerando os pares isolados.
Tudo está balanceado!

Resposta

A estrutura de Lewis para CH3N2^+ é:
H | H-C-N=N^+ | H
Onde:
  • O carbono está ligado a três hidrogênios e a um nitrogênio.
  • Um dos nitrogênios está com uma ligação dupla e carregando a carga positiva.

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