Enunciado
Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 3.1 - Ex. 110
- A fórmula do íon bromato, , é semelhante à do íon clorato, , mas as fórmulas dos íons nitrato e fosfato têm números diferentes de átomos de oxigênio, como as fórmulas dos íons nitrito e fosfito. Dê as estruturas de Lewis para esses quatro íons e explique por que as fórmulas são diferentes.
- A energia é transferida para os músculos no organismo através de mudança no ATP, uma molécula que contém cadeias de íons fosfato . Explique por que os íons fosfato podem se ligar dessa maneira, mas os íons nitrato não.
Passo 1
Bom galera, desenhar cada uma das estruturas citadas.
Começando pelo o nitrato,
O nitrogênio possui 5 elétrons na sua camada de valência, enquanto o oxigênio possui 6. Como nós temos uma carga de -1 vamos precisar somar um elétron:
Agora vamos distribuir estes elétrons entre os átomos. Vai ficar mais ou menos assim:
Usando a fórmula para achar a carga formal de cada átomo:
V é a quantidade de elétrons de valência do átomo livre;L é a quantidade de elétrons presentes nos pares isolados (não ligantes) do átomo na estrutura;S é a quantidade de elétrons compartilhados pelo átomo na estrutura.
Para o nitrogênio:
Para o oxigênio com ligação simples:
E os com dupla:
Para o nitrito, , podemos fazer a mesma coisa e obter:
A carga formal do oxigênio é a mesma da molécula anterior, já o nitrogênio:
Agora por que as estruturas diferem? Para começar, o estado de oxidação entre eles é diferente.
Sendo assim, apesar das moléculas apresentarem hibridação sp², sua geometria molecular será diferente devido a presença dos elétrons livres.
Passo 2
Para o íon fosfato, teremos 6 elétrons proveniente de cada oxigênio e 5 do fósforo. Como nós temos uma carga de -3 vamos precisar somar três elétrons:
Agora vamos distribuir estes elétrons entre os átomos. Vai ficar mais ou menos assim:
A carga formal para o oxigênio será igual à obtida no passo 1.
Para o fósforo:
E o fosfito, será:
Já a carga formal:
Da mesma forma que anterior, apesar das moléculas apresentarem hibridação sp³, sua geometria molecular será diferente devido a presença dos elétrons livres.
Passo 3
Vamos agora para a letra b!
Mas antes vamos olhar a molécula de ATP mais de perto:
Bem linda, né!
Se vocês contarem na estrutura que acabei de mostrar, o fósforo permitiu a expansão do octeto, ficando com 10 elétrons na sua última camada.
Na sua camada de valência, o fósforo possui a distribuição 3s²3p³. Então temos dois elétrons no orbital s, ele está completo, e três no p, ou seja, podemos adicionar mais três para completar este orbital. Certo ate aqui?
Quando ocorre uma ligação, um dos elétrons que estava no orbital s vai se excitar e pular para o orbital d vazio. Então nós ficamos com somente um elétron nos orbitais s, p¹, p², p³ e d¹.
Se é assim, nós teremos cinco orbitais incompletos e poderemos fazer estas cinco ligações que vimos no ATP. Ou seja, ele é uma exceção à Regra do Octeto.
Já o nitrogênio aceita fazer no máximo quatro ligações, e se estabiliza com oito elétrons na sua última camada.
Resposta
- Estado de oxidação e presença de elétrons livres;
- O fósforo é uma exceção à Regra do Octeto.