Forneça a(s) estrutura(s) de Lewis para os compostos
e
e coloque-os em ordem crescente em relação aos comprimentos de ligação N-O. Represente todas as estruturas de ressonância possíveis para cada composto e justifique a ordem apresentada.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente desenhar as estruturas de Lewis para três compostos: o íon nitrato (
), o íon nitrosonio (
) e o íon nitrito (
). Além disso, precisamos colocar esses compostos em ordem crescente de comprimento das ligações N-O, mostrar todas as estruturas de ressonância possíveis para cada um e justificar essa ordem. Vamos usar conceitos básicos de química de estrutura molecular e ressonância para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar o que é uma estrutura de Lewis. É uma representação que mostra como os átomos estão ligados em uma molécula e onde estão os elétrons de valência. Para cada átomo, contamos os elétrons de valência, desenhamos ligações simples, duplas ou triplas conforme necessário, e distribuímos os elétrons restantes como pares isolados.
Passo 3
Vamos começar com o íon nitrato (
). O nitrogênio (N) tem 5 elétrons de valência e cada oxigênio (O) tem 6. Como o íon tem uma carga negativa, adicionamos um elétron extra, totalizando 24 elétrons de valência (5 + 3×6 + 1).
Passo 4
Desenhamos o nitrogênio central ligado a três oxigênios. Para satisfazer a regra do octeto, precisamos formar ligações duplas entre o nitrogênio e um dos oxigênios, deixando os outros dois com ligações simples e pares de elétrons. As diferentes posições das ligações duplas geram estruturas de ressonância. No final, todas as ligações N-O são equivalentes devido à ressonância, e o comprimento das ligações N-O é igual em toda a estrutura.
Passo 5
Agora, vamos para o íon nitrito (
). O nitrogênio tem 5 elétrons de valência e cada oxigênio tem 6, somando 17 elétrons de valência (5 + 2×6 + 1). O nitrogênio central está ligado a dois oxigênios.
Passo 6
Desenhamos o nitrogênio com uma ligação dupla para um oxigênio e uma ligação simples para o outro, com os pares de elétrons nos oxigênios. As duas possíveis posições da dupla ligação formam estruturas de ressonância, fazendo com que as ligações N-O sejam equivalentes na média. Assim, o comprimento das ligações N-O é o mesmo para ambos os N-O no íon nitrito.
Passo 7
Finalmente, o íon nitrosonio (
). O nitrogênio tem 5 elétrons de valência e o oxigênio 6, totalizando 11 elétrons, mas como é um cátion (
), subtraímos um elétron, ficando com 10 elétrons de valência.
Passo 8
Desenhamos o nitrogênio central ligado ao oxigênio. Para satisfazer o octeto, formamos uma ligação dupla entre N e O, e removemos um par de elétrons do oxigênio para carregar a carga positiva no nitrogênio. Não há necessidade de estruturas de ressonância aqui, já que a estrutura com ligação dupla já satisfaz o octeto para ambos os átomos.
Passo 9
Agora, vamos comparar os comprimentos das ligações N-O. Ligações múltiplas (como duplas) são mais curtas que ligações simples. No íon nitrosonio, temos uma ligação dupla N-O, o que a torna a mais curta. Nos íons nitrato e nitrito, devido à ressonância, as ligações N-O são equivalentes e entre ligações simples e duplas na média, o que as torna mais longas que a ligação dupla no nitrosonio.
Resposta
A ordem crescente de comprimentos das ligações N-O é:
<
≈
.