A síntese da amônia a partir de nitrogênio é umas das reações mais importantes desenvolvidas pelo homem pois permitiu a produção de fertilizantes e assim da agricultura moderna. O nitrogênio (N2) é muito pouco reativo, já a amônia é letal ao Homem em concentrações na ordem de ppm. Como um exemplo, ao se borbulhar amónia em água forma-se amónio ( NH3+H9 O^+ Leftrightarrow 4 H2 O+ NH4 ^+). Esta reação é rápida e favorável aos produtos, em contraste não ocorre reação entre N2 e água. Responda:
Proponha uma estrutura de Lewis para o NH3 e a espécie H9 O^+.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para a gente propor as estruturas de Lewis para a amônia ( NH3) e para a espécie H9O^+. Isso está relacionado à química, mais especificamente à teoria das estruturas de Lewis, que nos ajuda a entender como os átomos se ligam em uma molécula. Para resolver, vamos precisar saber como desenhar essas estruturas, contar elétrons de valência e distribuir pares de elétrons de forma adequada.

Passo 2

Primeiro, vamos começar com a amônia ( NH3). A estrutura de Lewis mostra como os átomos estão conectados e como os elétrons estão distribuídos na molécula.
  1. Contar os elétrons de valência: Cada átomo contribui com um certo número de elétrons de valência. O nitrogênio (N) tem 5 elétrons de valência e cada hidrogênio (H) tem 1 elétron de valência. Como são 3 hidrogênios, temos:
    5 (do N) + 3 times 1 (dos H) = 8 elétrons de valênciaéê
  2. Desenhar a estrutura esquelética: Colocamos o átomo menos eletronegativo no centro, que é o nitrogênio. Ligamos cada hidrogênio ao nitrogênio com uma linha, que representa um par de elétrons compartilhados (ligações simples).
        H
        |
    H - N - H
    
  3. Distribuir os elétrons: Usamos os 8 elétrons de valência para criar as ligações e os pares não compartilhados (elétrons solitários). Cada ligação N-H usa 2 elétrons, totalizando 6 elétrons para as três ligações. Sobram 2 elétrons que ficam como um par solitário no nitrogênio.
        H
        |
    H - N : 
        |
        H
    
    Onde “:” representa o par de elétrons solitários.

Passo 3

Agora, vamos para a espécie H9O^+. Na verdade, provavelmente houve um erro no enunciado, e o correto seria H3O^+, que é o íon hidroxônio, muito comum em reações ácido-base. Vou seguir com H3O^+.
  1. Contar os elétrons de valência: O oxigênio (O) tem 6 elétrons de valência e cada hidrogênio (H) tem 1. Como são 3 hidrogênios, temos:
    6 (do O) + 3 times 1 (dos H) = 9 elétrons de valênciaéê
    Mas como é um íon com carga positiva ( +1), retiramos 1 elétron:
    9 - 1 = 8 elétrons de valênciaéê
  2. Desenhar a estrutura esquelética: O oxigênio está no centro ligado aos três hidrogênios.
        H
        |
    H - O - H
    
  3. Distribuir os elétrons: Usamos os 8 elétrons de valência para formar as ligações e os pares solitários. Cada ligação O-H usa 2 elétrons, totalizando 6 elétrons para as três ligações. Sobram 2 elétrons que ficam como um par solitário no oxigênio.
        H
        |
    H - O : 
        |
        H
    
    E como temos uma carga positiva, significa que o oxigênio perdeu um elétron, o que é refletido na falta do elétron solitário.

Resposta

A estrutura de Lewis para a amônia ( NH3) apresenta o nitrogênio central com três ligações simples para os hidrogênios e um par solitário de elétrons. Já para a espécie H3O^+, o oxigênio central está ligado a três hidrogênios com três ligações simples e um par solitário de elétrons, refletindo a carga positiva do íon.

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