O óxido de dinitrogênio, N2 O, tem três estruturas possíveis. Desenhe as três estruturas e calcule a carga formal de cada átomo. Com base nas cargas formais e eletronegatividade, diga qual a estrutura de ressonância mais favorável.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre o óxido de dinitrogênio, que a fórmula química é N2O. A gente vai precisar entender sobre estruturas de Lewis, cargas formais e eletronegatividade. Primeiro, vamos desenhar as três possíveis estruturas de Lewis para N2O, depois calcular as cargas formais de cada átomo em cada estrutura e, por fim, escolher a mais favorável com base nessas cargas e na eletronegatividade dos elementos.

Passo 2

Primeiro, vamos desenhar as três estruturas possíveis da molécula N2O. As estruturas de Lewis mostram como os átomos estão conectados e como os elétrons são distribuídos na molécula. Como temos dois nitrogênios e um oxigênio, vamos considerar diferentes arranjos de ligações e pares de elétrons.

Passo 3

Estrutura 1: N=N=O
  • Connexões: O nitrogênio central está ligado a outro nitrogênio e ao oxigênio.
  • Ligações: Duplas entre N e N, e N e O.
  • Distribuição de elétrons: Cada ligação dupla representa dois pares de elétrons compartilhados.

Passo 4

Estrutura 2: N–N≡O
  • Connexões: Um nitrogênio está ligado a outro nitrogênio, que está triplamente ligado ao oxigênio.
  • Ligações: Simples entre os primeiros N, tripla entre o segundo N e O.
  • Distribuição de elétrons: Ligações simples e triplas representam diferentes compartilhamentos de elétrons.

Passo 5

Estrutura 3: O–N–N
  • Connexões: O oxigênio está ligado a um nitrogênio, que por sua vez está ligado ao outro nitrogênio.
  • Ligações: Simples entre O e N, e entre os N.
  • Distribuição de elétrons: Apenas ligações simples entre os átomos.

Passo 6

Agora, vamos calcular a carga formal de cada átomo em cada uma das três estruturas. A carga formal é calculada usando a fórmula:
Carga formal = (Número de elétrons de valência) - (Elétrons não compartilhados) - 12(Elétrons compartilhados) úéêéãé

Passo 7

Cálculo das Cargas Formais: Estrutura 1 (N=N=O)
  • Nitrogênio 1 (N1):
    • Elétrons de valência: 5
    • Elétrons não compartilhados: 0
    • Elétrons compartilhados: 4 (duas ligações duplas)
    • Carga formal: 5 - 0 - 42 = 5 - 2 = +3
  • Nitrogênio 2 (N2):
    • Elétrons de valência: 5
    • Elétrons não compartilhados: 0
    • Elétrons compartilhados: 4
    • Carga formal: 5 - 0 - 2 = +3
  • Oxigênio (O):
    • Elétrons de valência: 6
    • Elétrons não compartilhados: 4
    • Elétrons compartilhados: 4
    • Carga formal: 6 - 4 - 2 = 0

Passo 8

Cálculo das Cargas Formais: Estrutura 2 (N–N≡O)
  • Nitrogênio 1 (N1):
    • Elétrons de valência: 5
    • Elétrons não compartilhados: 2
    • Elétrons compartilhados: 2
    • Carga formal: 5 - 2 - 1 = +2
  • Nitrogênio 2 (N2):
    • Elétrons de valência: 5
    • Elétrons não compartilhados: 0
    • Elétrons compartilhados: 6
    • Carga formal: 5 - 0 - 3 = +2
  • Oxigênio (O):
    • Elétrons de valência: 6
    • Elétrons não compartilhados: 4
    • Elétrons compartilhados: 2
    • Carga formal: 6 - 4 - 1 = +1

Passo 9

Cálculo das Cargas Formais: Estrutura 3 (O–N–N)
  • Oxigênio (O):
    • Elétrons de valência: 6
    • Elétrons não compartilhados: 6
    • Elétrons compartilhados: 2
    • Carga formal: 6 - 6 - 1 = -1
  • Nitrogênio 1 (N1):
    • Elétrons de valência: 5
    • Elétrons não compartilhados: 2
    • Elétrons compartilhados: 4
    • Carga formal: 5 - 2 - 2 = +1
  • Nitrogênio 2 (N2):
    • Elétrons de valência: 5
    • Elétrons não compartilhados: 2
    • Elétrons compartilhados: 2
    • Carga formal: 5 - 2 - 1 = +2

Passo 10

Agora que temos as cargas formais de cada átomo nas três estruturas, vamos analisar qual delas é mais favorável. Geralmente, a estrutura mais estável é aquela onde as cargas formais são mais próximas de zero e distribuídas de maneira que o átomo mais eletronegativo (no caso, o oxigênio) tenha uma carga formal negativa.
  • Estrutura 1: N1 e N2 têm cargas +3, o que não é ideal.
  • Estrutura 2: As cargas são +2, +2 e +1, ainda com cargas positivas altas.
  • Estrutura 3: O oxigênio tem carga -1, N1 tem +1 e N2 tem +2, o que é mais equilibrado e melhor distribuído.
Além disso, na estrutura 3, o oxigênio, que é mais eletronegativo, suporta a carga negativa, o que torna a molécula mais estável.

Resposta

A estrutura de ressonância mais favorável para N2O é a terceira estrutura, onde o oxigênio possui uma carga formal de -1, um nitrogênio com +1 e outro com +2, proporcionando uma distribuição mais equilibrada das cargas e maior estabilidade da molécula.

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