Então, eu estava verificando a estrutura do ácido nítrico na Wikipedia, no entanto, não conseguia entender por que parecia assim, porque parecia para contradizer a seguinte afirmação:
Uma estrutura de Lewis com pequenas ou nenhuma carga formal é preferível a uma estrutura de Lewis com grandes cargas formais.
Se desenharmos como o da direita, obteremos livre de cargas formais e a estrutura é considerada mais “estável”. Por que esse conceito não funciona neste caso?
Comentários
- O o esquerdo satisfaz a regra de 8 elétrons (algo assim …)
- Sim, mas vamos ‘ s dar uma olhada em outro exemplo: H3PO4 Embora a formação do octeto não for cumprida, a estrutura sem encargos formais é preferida. Aqui está a comparação: i.img ur.com/XLpgIjn.png
- Como você sabe qual é o preferido?
- É bastante restrito que o número de elétrons em torno de N não exceda 8. Ter menos de 8 elétrons não é o ideal, mas ainda está OK. O nitrogênio tem apenas 4 orbitais de valância, o suficiente para conter 8 elétrons. Não é uma questão de preferência – a segunda estrutura é simplesmente impossível. É como se você não pudesse desenhar uma ligação dupla com um átomo de hidrogênio.
- É muito importante saber que a regra do octeto de Lewis é uma coisa e a Fórmula de Lewis outra. Isso não significa que eles não possam ser combinados. A principal falha da fórmula de Lewis é que ela só pode descrever ligações covalentes com dois elétrons cada. Portanto, uma estrutura de Lewis nunca é uma representação completa da imagem da ligação.
Resposta
O nitrogênio está no segundo linha sem orbital $ d $ na camada de valência. Ele obedece à regra do octeto e não pode ter mais de 8 elétrons.
Existem exceções à regra do octeto. Ter menos de 8 elétrons é menos preferível, mas ainda possível, e é comumente visto em radicais livres e cátions. Por outro lado, ter mais de 8 elétrons é extremamente desfavorável para átomos de segundo período. Essas estruturas eletrônicas podem ser encontradas em espécies extremamente instáveis ou em estados excitados, como o radical CH5.
Como comparação, os átomos da primeira camada obedecem à regra do dueto, enquanto os átomos da 3ª camada e além podem obedecer 18- regra do elétron, regra dos 12 elétrons ou regra dos 8 elétrons. No entanto, as regras de 18 elétrons e de 12 elétrons são muito menos rígidas do que a regra de 8 elétrons e as violações são comuns.
De acordo com a teoria das ligações de valência , a estrutura eletrônica de uma molécula é uma combinação de todas as estruturas de ressonância possíveis que você pode escrever, incluindo estruturas com todas as cargas formais possíveis e contagens estranhas de elétrons. No entanto, suas contribuições não são uniformes. alguns deles são mais favoráveis do que outros.
Para HNO3, a fim de satisfazer a regra do octeto, o átomo de nitrogênio formaria 1 ligação dupla e 2 ligações simples. Com base apenas na regra do octeto, existem 3 estruturas de ressonância possíveis que são favoráveis.
No entanto, a primeira duas estruturas de ressonância são significativamente mais favoráveis que a terceira, pois possuem menor quantidade de cargas formais. Como resultado, geralmente escrevemos apenas as duas estruturas dominantes. A ligação entre OH e N é próxima a uma ligação simples normal. As outras duas ligações NÃO têm ordem de ligação próxima a 1,5.
Também é comum escrever uma mistura de estruturas de ressonância como a forma híbrida
Observe que esta representação não é uma única estrutura de Lewis , mas uma maneira conveniente de representar muitas estruturas de ressonância na mesma figura. Não fornece informações sobre a ordem exata do título ou cargas formais em átomos individuais. As linhas pontilhadas indicam que em algumas estruturas onde essa ligação é uma ligação simples e em outras uma ligação dupla, e a ordem é algo entre 1 e 2.
Resposta
Bem! aqui está uma resposta rápida e curta .. !!
Eu tinha quase certeza de que a estrutura de lewis de $ \ ce {HNO3} $ seria aquela com 0 cobrança formal e então encontrei isso . Embora este link mostre apenas como calcular a cobrança formal em $ \ ce {HNO3} $, mas dá uma pequena dica.
Em segundo lugar, pensei que se você focar na ressonância, haverá caráter de ligação dupla em ambas as ligações entre N & O.
Resposta
Historicamente, não havia nada de errado com estruturas como a que você desenhou à direita.Iwan Ostromisslensky não teve problemas para extrair 4-cloro-1,2-dinitrobenzeno com nitrogênio pentavalente em 1908. [1] (Sim, um grupo nitro não é nitrato ou ácido nítrico, mas após algum tempo de pesquisando eu apenas peguei o que encontrei para provar meu ponto.)
Staudinger e Meyer extraíram dimetilanilinóxido de maneira semelhante em 1919: [2]
Não consegui encontrar o momento em que as preferências mudaram, então desisti. Deve ter sido em algum momento em que a química quântica dos orbitais estava se tornando cada vez melhor e mais bem compreendida, e percebeu-se que há apenas quatro orbitais aos quais o nitrogênio tem acesso para ligação (2s e três 2p). Daí em diante, as pessoas descreveram estruturas com nitrogênio no centro com apenas quatro ligações, refletindo melhor a realidade.
Para elementos de períodos mais elevados, principalmente enxofre e fósforo, muitas pessoas ainda optam por desenhar muitas ligações em vez de escrever estruturas separadas por carga. Isso é frequentemente explicado com a “participação do orbital d” – mas do ponto de vista prático, o orbital 3d tem uma energia muito semelhante a 4s, mas ninguém sugere a participação 4s Todas as estruturas de octeto estendido podem ser desenhadas de uma maneira que esteja de acordo com a regra do octeto, então talvez seja apenas uma questão de tempo até que as ligações $ \ ce {P = O} $ no fosfato desapareçam.
Quanto às regras para determinar a probabilidade de estruturas de Lewis, este é um conjunto melhor:
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Estruturas de Lewis nas quais todos os átomos têm um octeto (dupleto para hidrogênio) são preferidas.
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Se 1. não puder ser preenchido, as estruturas de Lewis que têm o menor número de elementos com estruturas de sub-octeto são preferidas.
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Se 1. ou 2. gerar um conjunto de estruturas possíveis, escolha uma que tenha um número mínimo de cargas formais.
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Se 3. deixa um conjunto de estruturas possíveis, escolha aquele em que as cargas formais são distribuídas de acordo com a eletronegatividade (elementos eletronegativos com cargas formais negativas).
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Se 4. deixar um conjunto de estruturas possíveis, escolha uma em que as cargas formais estão mais próximos.
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Se sua estrutura final tiver um octeto expandido em um elemento do grupo principal, comece novamente em 1.
Referências:
[1]: I. Ostromisslensky, J. Prakt. Química 1908 , 78 , 263. DOI: 10.1002 / prac.19080780121 .
[2]: H. Staudinger, J. Meyer, Helv. Chim. Acta 1919 , 2 , 608. DOI: 10.1002 / hlca.19190020161 .
Comentários
- Já vi óxido de trifluoroamina desenhado com uma ligação dupla do nitrogênio ao oxigênio, formando 10 elétrons ao redor do nitrogênio. A ligação nitrogênio-oxigênio realmente tem caráter de ligação dupla, mas isso vem de estruturas contribuintes iônicas da forma $ \ ce {(O = NF_2 ^ +) F ^ -} $, não qualquer coisa com dez elétrons de valência no nitrogênio.
Resposta
Mesmo que você possa ter um octeto preenchido, se o átomo central tiver uma carga formal positiva, nós geralmente formam ligações duplas até que a carga formal seja reduzida a 0 o mais próximo possível, pois essa será a configuração mais estável. No entanto, existem algumas exceções.
Por favor, dê uma olhada no íon clorato. Para o clorato, você esperaria deixar quatro oxigênios de ligação simples para o cloro; no entanto, ficamos com uma carga formal de +3 no cloro e -1 em cada um dos oxigênios. Portanto, formamos ligações duplas até que a carga formal seja removida e fiquem com apenas uma carga formal de -1 no oxigênio de ligação simples.
editar: olhando para sua pergunta, a estrutura à esquerda é preferida mesmo embora o da direita tenha uma cobrança formal mais baixa.
Talvez a Wikipedia tenha a estrutura errada para a página de ácido nítrico? Parece que todos os átomos de oxigênio são de ligação simples na figura no canto superior direito.
https://en.wikipedia.org/wiki/Nitric_acid
Procurando por imagens, a Wikipedia tem as estruturas de ressonância certas com o oxigênio de ligação dupla, no entanto, há apenas uma ligação dupla ao contrário do que esperamos, que são duas ligações duplas.
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nitric-acid-resonance-A.png
Comentários
- Sim, de fato. Não ‘ este princípio contradiz a estrutura do HNO3? Diz-se que a carga formal do átomo central (nitrogênio) é +1.
- @ZaferCesur O cloro e o nitrogênio são fundamentalmente diferentes. O átomo de nitrogênio não tem orbital d porque é o segundo período. Possui apenas sep e o número máximo de elétrons que pode conter é 8. O cloro está no 3º período. Ele pode conter até 18 elétrons.
- Ok, entendi agora!Talvez você deva postar uma resposta para que eu possa votar positivamente ou algo assim.
- @XiaoleiZhu Sim, neste caso não é possível formar duas ligações duplas, pois octetos estendidos são formados apenas por átomos com orbitais d vazios na camada de valência (elementos p do terceiro ou períodos posteriores). Obrigado pelo esclarecimento.
- A imagem Wiki é um gráfico que é apenas um mapeamento de vínculo e ângulo. Mesmo no cloro (especialmente em elementos inferiores), os orbitais d não têm função na ligação (@XiaoleiZhu). O conceito de hipervalência (ver também goldbook ) ainda está sob crítica e geralmente se refere a ligações quatro elétrons-três-centros, em vez de incluir orbitais d nos elementos do grupo principal.
Resposta
Três oxigênios são limitados a um átomo de nitrogênio. O xigênio sendo mais eletronegativo atrai o par de elétron mais forte. Um dos oxigênio se liga a um átomo de hidrogênio e compartilha um elétron com o nitrogênio para completar seu octeto e o átomo de oxigênio restante compartilha um outro elétron com o nitrogênio. Desta forma, pares de elétrons são parcialmente doados e ligações covalentes ou dativas coordenadas são formadas