C) quais são os ions isoeletrônicos, isto é, aqueles que possuem mesmo o número de elétrons?

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. 106

Moléculas e íons, como átomos, podem ser isoeletrônicos, isto é, eles podem ter o mesmo número de elétrons. Por exemplo, C H 4   e   N H 4 + são isoeletrônicos. Portanto, eles têm a mesma forma molecular. Identifique uma molécula ou íon que seja isoeletrônico com cada uma das seguintes espécies e mostre que cada par tem a mesma forma: C O 3 2 - ; O 3 ; O H - .

Passo 1

Bom galera, o problema nos disse que precisamos achar íons ou átomos cuja forma molecular seja a mesma.

No caso do exemplo, ambos os átomos, C e N, possuem hibridação sp³ e geometria tetraédrica.

A molécula C H 4 possui 10 elétrons, 4 dos hidrogênios e 6 do carbono. Enquanto o N H 4 + possui 4 do hidrogênio e 7 do nitrogênio, subtraímos 1 (por causa do mais ali em cima) e obtemos 10 elétrons.

Isoeletrônicos, não!?

Para resolver o exercício vamos começar desenhando a estrutura a:

Qual a hibridação do nosso átomo central? Se ele faz três ligações, já que as duplas contam como uma, ele vai precisar de três orbitais e nossa hibridação será sp².

E a geometria? Trigonal, certo?

E quantos aos elétrons? O carbono tem 6 mais 8 de cada oxigênio nos dá 30 elétrons. Mas não podemos esquecer de somar 2 (por causa do 2-, ok?), ficamos com quanto?

Totalizamos 32 elétrons!

Agora vamos achar outra molécula ou íon cuja geometria seja igual.

Um exemplo bem usado desta geometria é a molécula B F 3 :

Só para confirmar, qual a hibridação do B? sp², não é? Então temos a mesma geometria!

Vamos ver se ela é isoeletrônica! Teremos 5 elétrons provenientes do boro e 9 do flúor, totalizando 32 elétrons

Então, B F 3 e C O 3 2 - são isoeletrônicos e possuem a mesma forma.

Passo 2

Agora vamos desenhar a estrutura b:

Qual a hibridação do nosso átomo central? Se ele faz duas ligações, já que as duplas contam como uma, e um par de elétrons livres, ele vai precisar de três orbitais e nossa hibridação será sp².

E a geometria? Angular, certo?

Por que mudou? Porque aqui temos um par de elétrons não ligantes!

E quantos aos elétrons? O oxigênio nos dá 8 cada, totalizando 24 elétrons.

Agora vamos achar outra molécula ou íon cuja geometria seja igual.

Podemos usar o N O 2 - :

Qual a hibridação do N? sp², não é? Com um par de elétrons livres, então temos a mesma geometria!

Vamos ver se ela é isoeletrônica! Teremos 8 elétrons provenientes de cada oxigênio e 7 do nitrogênio, totalizando 23 elétrons. Mas temos um sinal negativo ai em cima, o que isso quer dizer?

Que nosso total de elétrons é 24!

Então, N O 2 - e O 3 são isoeletrônicos e possuem a mesma forma.

Passo 3

Finalizamos com a estrutura c:

Qual a hibridação do nosso átomo central? O oxigênio faz uma ligação e possui três pares de elétrons livres. Então ele vai precisar de quatro orbitais e nossa hibridação será sp³.

E a geometria? Neste caso específico será linear, ok?

E quantos aos elétrons? O oxigênio nos dá 8 cada mais um do hidrogênio, totalizando 9 elétrons.

Mas temos o sinal negativo indicando que na verdade serão 10 elétrons.

Agora vamos achar outra molécula ou íon cuja geometria seja igual.

Podemos usar o B 2 :

Como é uma ligação tripla nossa hibridação é sp, ou seja, geometria linear!

Vamos ver se ela é isoeletrônica! Teremos 5 elétrons provenientes de cada boro, totalizando 10 elétrons.

Então, B 2 e O H - são isoeletrônicos e possuem a mesma forma.

Resposta

1. B F 3 ;
2. N O 2 - ;
3. B 2 .

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