Questão Q10 da 2ª fase da FUVEST 2007

Question

Reescreva as seguintes equações químicas, utilizando estruturas de Lewis (fórmulas eletrônicas em que os elétrons de valência são representados por \bullet ou \mathbf{x}), tanto para os reagentes quanto para os produtos.

a) \ce{H2 + F2 -> 2 HF}

b) \ce{HF + H2O -> H3O+ + F-}

c) \ce{2 Na^0 + F2 -> 2 Na+ F-}

d) \ce{HF + NH3 -> NH4+ F-}

Dados:	H	N	O	F	Na
número atômico	1	7	8	9	11
número de elétrons de valência	1	5	6	7	1

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão Q10 da 2ª fase da FUVEST 2007

2ª fase · Química · Química: Ligação covalente e estruturas de Lewis

Reescreva as seguintes equações químicas, utilizando estruturas de Lewis (fórmulas eletrônicas em que os elétrons de valência são representados por \bullet ou \mathbf{x}), tanto para os reagentes quanto para os produtos.

a) \ce{H2 + F2 -> 2 HF}

b) \ce{HF + H2O -> H3O+ + F-}

c) \ce{2 Na^0 + F2 -> 2 Na+ F-}

d) \ce{HF + NH3 -> NH4+ F-}

Dados:	H	N	O	F	Na
número atômico	1	7	8	9	11
número de elétrons de valência	1	5	6	7	1

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Resolução comentada

a) Cada H precisa completar 2 elétrons (dueto) e cada F precisa completar 8 (octeto). O H tem 1 elétron de valência e o F tem 7, então cada átomo compartilha 1 par de elétrons. Em \ce{H2} há 1 par compartilhado, em \ce{F2} há 1 par compartilhado e 3 pares isolados em cada F. Em \ce{HF} há 1 par compartilhado e 3 pares isolados no F.

\text{H}\bullet\mathbf{x}\text{H}\;+\;:\!\underset{\bullet\bullet}{\overset{\bullet\bullet}{\text{F}}}\!\bullet\mathbf{x}\underset{\bullet\bullet}{\overset{\bullet\bullet}{\text{F}}}\!:\;\longrightarrow\;2\ \text{H}\bullet\mathbf{x}\underset{\bullet\bullet}{\overset{\bullet\bullet}{\text{F}}}\!:

Equação com ligações covalentes simples, uma em cada molécula.

b) O O tem 6 elétrons de valência: em \ce{H2O} faz 2 ligações e fica com 2 pares isolados. O \ce{HF} transfere um \ce{H+} (sem elétrons) para a água. O oxigênio usa um de seus pares isolados para formar uma ligação covalente dativa com esse \ce{H+}, e o par de elétrons da ligação H–F fica com o flúor. Assim, o \ce{H3O+} tem 3 ligações e 1 par isolado no O, e o \ce{F-} tem 4 pares isolados (octeto completo).

\text{H}\bullet\mathbf{x}\underset{\bullet\bullet}{\overset{}{\text{F}}}\!:\;\text{(F com 3 pares isolados)}\;+\;\text{H}\bullet\mathbf{x}\overset{\bullet\bullet}{\underset{\bullet\bullet}{\text{O}}}\mathbf{x}\bullet\text{H}\;\longrightarrow\;\left[\text{H}\bullet\mathbf{x}\overset{\bullet\bullet}{\underset{\substack{\bullet\mathbf{x}\\ \text{H}}}{\text{O}}}\mathbf{x}\bullet\text{H}\right]^+\;+\;\left[:\!\underset{\bullet\bullet}{\overset{\bullet\bullet}{\text{F}}}\!:\right]^-

Forma-se \ce{H3O+} (O com 3 ligações e 1 par isolado) e \ce{F-} (4 pares isolados).

c) Aqui a ligação é iônica. O Na tem 1 elétron de valência, representado por \text{Na}\bullet. Cada Na perde esse elétron e vira \ce{Na+}, que fica sem elétrons de valência (camada anterior completa). O \ce{F2} tem 1 par compartilhado. Cada F ganha 1 elétron e vira \ce{F-}, com 4 pares (octeto).

2\ \text{Na}\bullet\;+\;:\!\underset{\bullet\bullet}{\overset{\bullet\bullet}{\text{F}}}\!\bullet\mathbf{x}\underset{\bullet\bullet}{\overset{\bullet\bullet}{\text{F}}}\!:\;\longrightarrow\;2\ \text{Na}^+\;\left[:\!\underset{\bullet\bullet}{\overset{\bullet\bullet}{\text{F}}}\!:\right]^-

Transferência de 1 elétron de cada Na para cada F, formando o composto iônico \ce{Na+F-}.

d) Esta reação é parecida com a do item b. O N tem 5 elétrons de valência: em \ce{NH3} faz 3 ligações e tem 1 par isolado. Esse par faz uma ligação dativa com o \ce{H+} cedido pelo HF. Resultam o \ce{NH4+}, com 4 ligações N–H e nenhum par isolado, e o \ce{F-} com 4 pares isolados. Os dois íons se atraem, formando o composto iônico.

\text{H}\bullet\mathbf{x}\underset{\bullet\bullet}{\overset{\bullet\bullet}{\text{F}}}\!:\;+\;\text{H}\bullet\mathbf{x}\overset{\bullet\bullet}{\underset{\substack{\mathbf{x}\bullet\\ \text{H}}}{\text{N}}}\mathbf{x}\bullet\text{H}\;\longrightarrow\;\left[\text{H}\bullet\mathbf{x}\overset{\substack{\text{H}\\ \bullet\mathbf{x}}}{\underset{\substack{\mathbf{x}\bullet\\ \text{H}}}{\text{N}}}\mathbf{x}\bullet\text{H}\right]^+\left[:\!\underset{\bullet\bullet}{\overset{\bullet\bullet}{\text{F}}}\!:\right]^-

\ce{NH4+} com 4 ligações covalentes N–H (uma dativa) e \ce{F-} com 4 pares isolados.

Assuntos: Ligação covalente e estruturas de Lewis, Ligações iônica e metálica.

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Questão Q10 no caderno Química da 2ª fase da FUVEST 2007