Questão 2 A acroleína, usada na fabricação de plásticos, pode ser obtida através da reação entre etileno e monóxido de carbono, conforme a equação abaixo:

C C

H

H H

H C O (^) C C C O H

H H

H

a) Indique qual é a ligação carbono-carbono mais forte na molécula de acroleína. Justifique. b) Indique qual é a ligação carbono-carbono mais longa na molécula de acroleína. Justifique. c) As moléculas de etileno e acroleína são apolares? Justifique.

Questão 3 O íon cianato, NCO-, possui o átomo menos eletronegativo, C, no centro. O muito instável fulminato, CNO-, tem a mesma fórmula, mas o átomo de N está no centro.

a) Desenhe três possíveis estruturas de ressonância para o CNO-^ e calcule as cargas formais. b) Com base nas cargas formais, decida qual é a estrutura de ressonância com a distribuição de cargas mais razoável. Justifique.

Questão 4 As espécies CO, CO 2 , CH 3 OH e CO 3 2-^ contêm ligações carbono-oxigênio. a) Coloque as quatro espécies em ordem crescente de energia de ligação carbono-oxigênio. Justifique. b) Qual espécie deve apresentar o menor comprimento para a ligação carbono- oxigênio? Justifique. c) As espécies CO, CO 2 e CH 3 OH são polares? Justifique.

Considerando os íons NO 2 +^ e NO 2 - , faça o que se pede: a) Represente cada um dos íons através de um número adequado de formas de ressonância. b) Quais são as ordens da ligação N-O em cada um deles? c) O comprimento da ligação N-O em um desses íons é 110 pm e no outro 124 pm. Qual comprimento de ligação corresponde a qual íon? Justifique sua resposta.

Questão 6 a) Sabendo que os elétrons em uma molécula devem estar distribuídos de forma que as cargas nos átomos fiquem o mais próximo possível de zero, esboce a melhor estrutura de Lewis para o íon sulfito, SO 3 2-, com base nas cargas formais. Deixe os cálculos indicados. b) Em solução aquosa o íon sulfito interage com os íons H+. O H+^ se liga ao átomo de S ou ao átomo de O no SO 3 2-. Justifique.

Questão 7 O comprimento médio da ligação simples carbono-oxigênio é de 143 pm. No íon carbonato, CO 3 2-, a separação entre esses átomos é de 129 pm, no formaldeído (CH 2 O) é de 121 pm e no monóxido de carbono, 113 pm. Esses valores são compatíveis com as respectivas ordens de ligação? Explique.

Questão 8 a) Usando a regra do octeto, esboce a estrutura de Lewis para o íon ClO 3 -. b) Calcule a carga formal para os átomos do íon ClO 3 -. c) Indique como a carga formal do Cl pode ser reduzida. d) Represente o íon ClO 3 -^ através de um número adequado de formas de ressonância.

Questão 9 Com base nas estruturas de Lewis, coloque os seguintes íons na ordem decrescente de comprimento de ligação nitrogênio-oxigênio e forneça a ordem de ligação nitrogênio- oxigênio em cada caso. NO+, NO 2 - , NO 3 -

Exercícios Ligação Covalente RESOLVIDOS

Questão 1 Represente através de um número adequado de formas de ressonância o íon SO 4 2-^ e diga qual é a ordem da ligação enxofre-oxigênio.

OL(S-O) = 6/4 = 1,

Questão 2 A acroleína, usada na fabricação de plásticos, pode ser obtida através da reação entre etileno e monóxido de carbono, conforme a equação abaixo:

C C

H

H H

H C O (^) C C C O H

H H

H

a) Indique qual é a ligação carbono-carbono mais forte na molécula de acroleína. Justifique. A ligação carbono-carbono mais forte é a circulada no desenho ao lado, pois uma ligação dupla é sempre mais forte que uma ligação simples entre os mesmos átomos. Pode-se dizer ainda que a ordem de ligação dessa ligação é maior, portanto a ligação deve ser mais forte.

b) Indique qual é a ligação carbono-carbono mais longa na molécula de acroleína. Justifique. A ligação carbono-carbono mais longa é a circulada no desenho ao lado, pois é sabido que uma ligação simples é sempre mais comprida que uma ligação dupla entre os mesmos átomos. Isso ocorre porque quanto mais forte é a ligação, menor é a distância entre os átomos.

c) As moléculas de etileno e acroleína são apolares? Justifique. Não. A molécula de etileno é apolar, mas a molécula de acroleína é polar.

O íon cianato, NCO-, possui o átomo menos eletronegativo, C, no centro. O muito instável fulminato, CNO-, tem a mesma fórmula, mas o átomo de N está no centro.

a) Desenhe três possíveis estruturas de ressonância para o CNO-^ e calcule as cargas formais.

C.. N O.. ..C N O

.. C.. N O..

.. .. -^ ..^ - .. -

CF(C) = 4-6 = -2 CF(C) = 4-5 = -1 CF(C) = 4-7 = -

CF(N) = 5-4 = 1 CF(N) = 5-4 = 1 CF(N) = 5-4 = 1

CF(O) = 6-6 = 0 CF(O) = 6-7 = -1 CF(O) = 6-5 = 1

b) Com base nas cargas formais, decida qual é a estrutura de ressonância com a distribuição de cargas mais razoável. Justifique.

..C N O

A estrutura acima é a mais razoável pois não apresenta carga dupla ou tripla e o oxigênio está com carga -1.

Questão 4 As espécies CO, CO 2 , CH 3 OH e CO 3 2-^ contêm ligações carbono-oxigênio. a) Coloque as quatro espécies em ordem crescente de energia de ligação carbono-oxigênio. Justifique. CH 3 OH < CO 2 < CO 32 -^ < CO. Quanto maior a ordem de ligação, maior é a energia de ligação. Dentre essas espécies CH 3 OH é a que apresenta a menor OL (OL = 1) e CO é a que apresenta a maior OL (OL = 3).

b) Qual espécie deve apresentar o menor comprimento para a ligação carbono- oxigênio? Justifique. Quanto maior a OL, maior é a energia de ligação e menor é o comprimento de ligação. Portanto, CO deve apresentar o menor comprimento de ligação.

O comprimento médio da ligação simples carbono-oxigênio é de 143 pm. No íon carbonato, CO 3 2-, a separação entre esses átomos é de 129 pm, no formaldeído (CH 2 O) é de 121 pm e no monóxido de carbono, 113 pm. Esses valores são compatíveis com as respectivas ordens de ligação? Explique. Sim. Pois, no íon carbonato a OL = 1,33, no formaldeído a OL = 2 e no monóxido de carbono OL = 3. Portanto, quanto maior a OL menor é o comprimento da ligação.

Questão 8 a) Usando a regra do octeto, esboce a estrutura de Lewis para o íon ClO 3 -.

O Cl

O

O :^

::^ :

b) Calcule a carga formal para os átomos do íon ClO 3 -. CF(O) = 6 - (1 + 6) = - CF(Cl) = 7 - (3+2) = 2

c) Indique como a carga formal do Cl pode ser reduzida. A carga formal pode ser reduzida inserindo uma ou mais ligações duplas.

d) Represente o íon ClO 3 -^ através de um número adequado de formas de ressonância.

O Cl

O

: :

: : -

:

O Cl

O

: :

: : -

: O^ Cl

O

: :

: : -

:

Questão 9 Com base nas estruturas de Lewis, coloque os seguintes íons na ordem decrescente de comprimento de ligação nitrogênio-oxigênio e forneça a ordem de ligação nitrogênio- oxigênio em cada caso. NO+, NO 2 - , NO 3 - NO 3 -^ > NO 2 -^ > NO+ NO+^ (OL = 3) NO 2 -^ (OL = 1,5) NO 3 -^ (OL = 1,33) NO 3 -^ terá o maior comprimento de ligação, já que sua OL é a menor, enquanto NO+ terá o menor comprimento de ligação, já que sua OL é a maior.

Os íons cianato, NCO-, e fulminato, CNO-, possuem a mesma fórmula, mas diferentes arranjos de átomos. Esses íons podem ser representados pelas estruturas de ressonância abaixo:

N.. C O

..N C O

.. N.. C O

C.. N O

..C N O

..^ .. C.. N O

a) Calcule as cargas formais para cada uma das estruturas de ressonância dos íons cianato e fulminato.

C.. N O.. ..C N O

.. C.. N O..

.. .. - ..^ - .. -

CF(C) = 4-6 = -2 CF(C) = 4-5 = -1 CF(C) = 4-7 = -

CF(N) = 5-4 = 1 CF(N) = 5-4 = 1 CF(N) = 5-4 = 1

CF(O) = 6-6 = 0 CF(O) = 6-7 = -1 CF(O) = 6-5 = 1

N.. C O

..N C O

.. N.. C O

CF(C) = 4-4 = 0 CF(C) = 4-4 = 0 CF(C) = 4-4 = 0

CF(N) = 5-6 = -1 CF(N) = 5-5 = 0 CF(N) = 5-7 = -

CF(O) = 6-6 = 0 CF(O) = 6-7 = -1 CF(O) = 6-5 = 1

b) Com base nas cargas formais, decida qual é a estrutura de ressonância com a distribuição de cargas mais razoável, em cada caso. Justifique. As estruturas com a distribuição de cargas mais razoável são: [N≡C-O]-^ e [C≡N-O]-. No caso do íon cianato essa é a estrutura que melhor obedece ao principio da eletroneutralidade ficando o oxigênio, que é mais eletronegativo, com a carga -1. No caso do fulminato essa é a única estrutura que não possui cargas duplas ou triplas.

c) Com base nas cargas formais, é possível dizer qual desses dois íons é o mais estável? Justifique. As cargas formais indicam que o íon cianato é mais estável, pois sua distribuição de cargas é que melhor obedece ao princípio da eletroneutralidade.

d) Os íons cianato e fulminato foram colocados para reagir com HCl(aq). Indique quais foram os produtos formados e onde ocorreu a ligação em cada caso (utilize a estrutura mais viável). Justifique. [N≡C-OH] e [C≡N-OH]. O íon H+^ irá se ligar aos átomos que possuem carga -1.