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 amônia em água forma-se amônio (
). Esta reação é rápida e favorável aos produtos, em contraste não ocorre reação entre N2 e água. Responda:
Descreva as mudanças na estrutura dos compostos de nitrogênio baseando-se na teoria de repulsão dos pares de elétrons na camada de valência.
Descreva as mudanças na estrutura dos compostos de nitrogênio baseando-se na teoria de repulsão dos pares de elétrons na camada de valência.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão tá pedindo. A gente precisa descrever como mudam as estruturas dos compostos de nitrogênio usando a Teoria da Repulsão dos Pares de Elétrons na Camada de Valência (teoria VSEPR). Isso significa que vamos olhar como os elétrons ao redor do átomo de nitrogênio se organizam para determinar a forma da molécula.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a teoria VSEPR. Essa teoria nos ajuda a prever a geometria de moléculas com base no número de pares de elétrons ao redor do átomo central. A ideia é que os pares de elétrons se repelem e se posicionam de forma a minimizar essa repulsão, resultando em certas formas geométricas.
Passo 3
Agora, vamos aplicar isso ao nitrogênio. No nitrogênio molecular (N₂), cada átomo de nitrogênio compartilha três pares de elétrons com o outro átomo, formando uma tripla ligação. Aqui, não há pares de elétrons livres, então a molécula é linear, com um ângulo de 180 graus entre os átomos.
Passo 4
Quando o nitrogênio reage para formar amônia (NH₃), o átomo de nitrogênio está ligado a três átomos de hidrogênio e possui um par de elétrons não compartilhado. Segundo a teoria VSEPR, esses quatro pares de elétrons (três ligações e um par livre) se organizam em uma geometria tetraédrica para minimizar a repulsão. Porém, como um par é não compartilhado, a forma final da molécula é trigonal piramidal, com ângulos ligeiramente menores que 109,5 graus.
Passo 5
No exemplo da formação de íon amônio (NH₄⁺), o nitrogênio que antes tinha um par de elétrons livre agora forma uma quarta ligação com um átomo de hidrogênio, completando os quatro pares de elétrons como ligações. Dessa forma, a geometria volta a ser tetraédrica, com todos os ângulos iguais a 109,5 graus, sem pares livres de elétrons.
Resposta
Então, ao observarmos os compostos de nitrogênio, percebemos que a presença de pares de elétrons ligados ou livres ao nitrogênio influencia diretamente na geometria molecular. Na molécula de N₂, a ausência de pares livres resulta em uma estrutura linear. Já na amônia (NH₃), com um par livre, a molécula assume uma forma trigonal piramidal. Por fim, no íon amônio (NH₄⁺), a eliminação do par livre e a formação de uma nova ligação restauram a geometria tetraédrica. Tudo isso é explicado pela teoria VSEPR, que nos mostra como os pares de elétrons determinam a forma das moléculas para minimizar a repulsão entre eles.