Ca3N2 Lewis Estrutura e Características: 17 Fatos Completos

Nitreto de cálcio ou Ca₃N₂ é uma molécula sólida inorgânica com um peso molecular de 142.248 g/mol. Vamos discutir Ca₃N₂ em detalhes neste artigo com uma explicação.

Três átomos de Ca satisfazem a valência de dois átomos de N e vice-versa. Aqui, a bivalência do Ca e a trivalência do N são totalmente satisfeitas pelo número adequado de ligações. O átomo central N é sp² hibridizado aqui junto com ligação dupla e pares isolados e cada átomo de N está conectado com dois átomos de Ca, respectivamente.

A geometria da molécula é trigonal planar para ambos os átomos de N separadamente. Mesmo o ângulo de ligação para ambos os átomos de N é o mesmo porque seu ambiente também é o mesmo. Na seção seguinte, vamos explicar a estrutura de Lewis, hibridização e polaridade do Ca₃N₂ com a devida explicação.

1. Como desenhar o Ca₃N₂ estrutura de Luís?

Quando tentamos descobrir algumas propriedades importantes de um composto, é a melhor maneira de desenhar sua estrutura de Lewis. Vamos desenhar o Ca₃N₂ estrutura de lewis na próxima parte.

Contando os elétrons de valência

O total de elétrons de valência deve ser contado primeiro quando desenhamos uma estrutura de Lewis. É o número de soma dos átomos constituintes. Os elétrons de valência do Ca₃N₂ são 16, onde cada N contribui com 5 elétrons e 2 elétrons para cada Ca. Porque esse número de elétrons está disponível na camada de valência.

Escolhendo o átomo central

No 2^nd passo, devemos selecionar um átomo como um átomo central, porque em relação ao átomo central todos os átomos circundantes estão conectados por ligações. Agora, com base no tamanho e na eletronegatividade, N é escolhido como o átomo central aqui. Ambos N têm a mesma porção, então ambos são átomos centrais.

Satisfazendo o octeto

Agora devemos conectar cada átomo através das ligações satisfazendo o octeto de cada átomo. De acordo com o octeto, devemos tentar completar a camada de valência de cada átomo com dois elétrons e oito elétrons, respectivamente. Assim, como por octeto total de elétrons necessários são [(2*3) + (8*2)] = 22, esses são acumulados por ligações.

Satisfazendo a valência

Cada átomo tem um número específico de valências na disponibilidade dos elétrons na camada de valência. A valência estável de Ca e N são 2 e 3, respectivamente. Depois de completar o octeto por [(22-16) = 6/2] = 3 ligações entre cinco átomos, essas valências são satisfeitas por ambos os átomos.

2. Ca₃N₂ elétrons de valência

Esses elétrons são referidos como elétrons de valência que estão presentes no orbital mais externo dos respectivos átomos. Vamos contar os elétrons de valência para Ca₃N₂.

O número total de elétrons de valência do Ca₃N₂ foi calculado em 16. Esses elétrons são a soma dos elétrons de valência de três átomos de Ca e dois átomos de N, então os elétrons de valência de uma molécula serão a soma dos elétrons de valência dos átomos constituintes.

Contar o total de elétrons de valência para Ca₃N₂ como abaixo

• O elétron de valência para o átomo de Ca é 2
• Os elétrons de valência para N são 5
• O total de elétrons de valência para Ca₃N₂ são (2*3) + (5*2) = 16

3. Ca₃N₂ estrutura de lewis pares solitários

Os pares solitários também são os elétrons de valência, mas não estão envolvidos na formação da ligação, eles existem como não ligados. Vamos descobrir os pares solitários de Ca₃N₂.

Par solitário total para o Ca₃N₂ são 4. N tem mais elétrons de valência, incluindo elétrons não ligados. Possui dois elétrons não ligados após a formação do número adequado de ligações. Mas no caso do Ca, todos os elétrons de valência estão envolvidos na formação da ligação, de modo que faltam pares isolados.

• Agora verificamos os elétrons de valência para Ca₃N₂ em detalhes pela fórmula, pares solitários = elétrons de valência – elétron ligado.
• Os pares solitários sobre o átomo de Ca são 2-2 = 0
• Os pares solitários sobre o átomo de N são 5-3 = 2
• Assim, o número total de pares isolados do Ca₃N₂ molécula será 2*2 = 4 (como dois átomos de N estão presentes).

4. Ca₃N₂ regra do octeto da estrutura de lewis

Octeto é a conclusão do orbital de valência, aceitando um número adequado de elétrons ou compartilhando elétrons. Vamos discutir o Ca₃N₂ octeto em detalhes.

O octeto de Ca₃N₂ é completado através da satisfação de sua valência separadamente. A configuração eletrônica de Ca e N são [Ar]4s² e [He]3s²3p³. Assim, o orbital de valência do Ca já está preenchido e quando ele doa dois elétrons sua configuração é a mesma de um gás nobre e sua valência estável será dois.

Novamente, quando N aceita três elétrons, ele pode completar seu orbital de valência p em seis elétrons e já tem dois elétrons em seu orbital s, então N completa o octeto via oito elétrons. A valência estável de N é três que também pode ser satisfeita pela doação de elétrons do orbital p.

5. Ca₃N₂ forma estrutura de lewis

A forma molecular é a forma particular que é organizada pelos átomos constituintes dessa molécula por orientação adequada. Vamos prever a forma de Ca₃N₂.

A forma da estrutura de Lewis do Ca₃N₂ é dobrado em torno de cada átomo de N, o que pode ser confirmado na tabela a seguir.

A partir do diagrama acima, fica claro que Ca₃N₂ é um AX₂E de acordo com a teoria VSEPR (Valence Shell Electrons Pair Repulsion), mostra-se que qualquer AX₂E tipo de molécula adota uma forma dobrada em vez de geometria plana trigonal. Porque a forma não pode prever incluindo os pares solitários.

6. Ca₃N₂ ângulo da estrutura de lewis

Um ângulo de ligação é aquele ângulo perfeito que faz pelos átomos constituintes de uma molécula para orientação adequada. Vamos descobrir o ângulo de ligação de Ca₃N₂.

O valor do ângulo de ligação do Ca₃N₂ tem cerca de 104⁰. É bastante semelhante ao ângulo de ligação com a água porque ambos têm a mesma forma. O ângulo de ligação ideal para o plano trigonal será 120⁰ mas quando a molécula muda sua geometria para dobrada, a molécula será contraída e o ângulo de ligação será diminuído.

• O ângulo de ligação é agora previsto a partir do valor de hibridização do átomo central.
• A fórmula do ângulo de ligação de acordo com a regra de Bent é COSθ = s/(s-1).
• O átomo central N é sp² hibridizado, então o caractere s aqui é 1/3^rd
• Então, o ângulo de ligação é, COSθ = {(1/3)} / {(1/3)-1} =-( ½)
• Θ =COS^-1(-1/2) = 120⁰
• Mas aqui a forma da molécula se desviou, então o ângulo de ligação também é alterado de 120⁰ para 104⁰.

7. Ca₃N₂ carga formal da estrutura de lewis

A carga formal é um conceito que prevê a carga presente dentro da molécula assumindo a mesma eletronegatividade. Vamos calcular a carga formal de Ca₃N₂.

A carga formal do Ca₃N₂ é zero porque é uma molécula neutra. A carga de três átomos de Ca é totalmente neutralizada pela carga de dois átomos de N. A magnitude da mudança de N é maior que o Ca. também devido à satisfação da valência de dois átomos neutralizados entre si pela carga.

• A carga formal do Ca₃N₂ pode ser calculado pela fórmula, FC = N_v - N_lp -1/2N_pb
• A carga formal acumulada por cada átomo de Ca, 2-0-(4/2) = 0
• A carga formal acumulada por cada átomo de N, 5-2-(6/2) = 0
• Assim, a carga formal total dos três átomos de Ca e dois átomos de N são, 0*2 + 0*3 = 0

8. Ca₃N₂ ressonância da estrutura de lewis

A deslocalização da nuvem de elétrons por diferentes formas de esqueleto das moléculas é conhecida como ressonância. Vamos explorar a ressonância do Ca₃N₂.

Existem duas ligações duplas e pares isolados presentes dentro da molécula, por isso mostra diferentes estruturas ressonantes através da deslocalização das nuvens de elétrons π. Existe o excesso de densidade eletrônica presente sobre o átomo de N como pares isolados e pode sofrer ressonância com as ligações duplas consecutivas.

Os três acima são as diferentes formas de esqueleto do Ca₃N₂. Entre as três estrutura I é a estrutura que mais contribui porque tem mais estabilidade. A estrutura I contém mais ligações covalentes depois que a estrutura II é a 2ª estrutura contribuinte porque tem um número menor de ligações covalentes.

9. Ca₃N₂ hibridização

Orbitais atômicos de energia diferente não podem fazer uma ligação, então eles sofrem hibridização para formar um orbital híbrido equivalente. Vamos aprender sobre a hibridização de Ca₃N₂.

A hibridização do N central em Ca₃N₂ é sp² que pode ser previsto a partir da tabela a seguir.

• Podemos calcular a hibridização pela fórmula de convenção, H = 0.5(V+M-C+A),
• Então, a hibridização do N central é, ½(5+1+0+0) = 3 (sp²)
• Um orbital s e dois orbitais p de N estão envolvidos na hibridização.
• Os pares isolados de N também estão incluídos na hibridização.

10. É Ca₃N₂ sólido?

A definição de molécula sólida é que, à temperatura ambiente, a energia da rede é muito alta e os átomos são compactados. Vejamos se Ca₃N₂ é sólido ou não.

Ca₃N₂ está intimamente empacotado no estado físico e existe como uma forma sólida. Como há duas ligações duplas presentes dentro da molécula, as interações de ligação são muito fortes aqui e todos os átomos estão intimamente presentes. Cada átomo está presente perto de outro. Haverá também forte interação covalente presente.

Ca₃N₂ é sólido porque a interação de van der Waal entre átomos substituintes é muito alta, por isso todos os átomos estão presentes próximos uns dos outros à temperatura ambiente.

11. É Ca₃N₂ Solúvel em água?

 A solubilidade em água depende da natureza da ligação da molécula e também da temperatura aplicada. Vejamos se Ca₃N₂ é solúvel em água ou não.

Ca₃N₂ é solúvel porque se dissocia facilmente em água e quebra sua ligação. A natureza da polaridade também é responsável pela solubilidade. Além disso, há menos parte da parte hidrofóbica presente que aumenta água solubilidade.

Também água e Ca₃N₂ ambos são polares, então Ca₃N₂ solúvel em água (como dissolver como).

12. É Ca₃N₂ polar ou apolar?

A polaridade de uma molécula depende da presença de um momento de dipolo permanente, indica a direção do momento de dipolo. Vejamos se Ca₃N₂ é polar ou não.

Ca₃N₂ é polar e tem momento de dipolo permanente presente entre Ca e N. Ca é eletropositivo, de modo que o momento de dipolo flui do próprio sítio N eletronegativo. A diferença de eletronegatividade entre dois átomos é maior que 0.4D, então haverá um momento de dipolo existente.

Por que e como Ca₃N₂ is polar?

Ca₃N₂ é polar porque a estrutura assimétrica da molécula é a principal razão. A forma da molécula é dobrada de modo que quando o momento de dipolo flui do Ca eletropositivo para o N eletronegativo, ele não pode ser cancelado pela mesma quantidade de momento de dipolo porque a direção não é oposta.

13. É Ca₃N₂ um composto molecular?

A substância é chamada de composto quando dois ou mais átomos fazem uma ligação perfeita com a satisfação da valência dos átomos. Vamos verificar se Ca3N2 é um composto molecular ou não.

Ca₃N₂ é um composto molecular porque toda a valência dos átomos substituintes é totalmente satisfeita aqui. A valência estável do Ca é dois e para N a valência estável é 3. Aqui a proporção do átomo é 3: 2 para Ca e N por causa da satisfação de sua valência

14. É Ca₃N₂ ácido ou base?

De acordo com a teoria de Arrhenius, se uma molécula libera H⁺ ou OH^- em uma solução aquosa então será chamado de ácido ou base. Vamos ver se Ca₃N₂ é ácido ou base.

Ca₃N₂ nem ser ácido nem ser base de acordo com a teoria de Arrhenius porque na solução aquosa, Ca₃N₂ não pode liberar H⁺ ou OH^- porque esses íons estão ausentes nas moléculas. Mas pode ser categorizado como ácido de Lewis porque pode doar densidade eletrônica para o centro pobre em elétrons e atua como ácido de Lewis.

Por que e como Ca₃N₂ agir como ácido de Lewis?

Ca₃N₂ can atua como ácido de lewis porque cada N tem um par isolado e esse par isolado pode ser doado porque eles não estão mais presentes no orbital s de N e sim em um dos orbitais híbridos. Um orbital híbrido tem menos eletronegatividade do que um orbital s puro, então a doação ocorreu facilmente.

15. É Ca₃N₂ eletrólito?

Na eletrólise de uma molécula em solução e quebra em íons e esses íons carregam carga através da solução. Vamos verificar se Ca₃N₂ é um eletrólito ou não.

Ca₃N₂ comporta-se como um eletrólito on eletrólise de Ca₃N₂ ocorreu então a molécula se quebra em dois íons diferentes, um é Ca²⁺ e o outro N^-. como²⁺ íons são depositados no ânodo enquanto N^- é depositado no cátodo. Esses íons tornam a solução carregada porque são partículas carregadas.

Por que e como Ca₃N₂ é um forte eletrólito?

Ca₃N₂ comporta-se como um eletrólito forte porque na eletrólise Ca²⁺ é formado como o cátion. A densidade de carga do Ca²⁺ é muito alta e também sua mobilidade é muito rápida para que possa transportar eletricidade pela solução de maneira muito mais rápida, novamente N^- é um ânion mais forte devido à maior eletronegatividade.

16. É Ca₃N₂ sal?

O sal é formado por um cátion diferente de H⁺ e ânion diferente de OH^- e há uma interação iônica ocorrida entre eles. Vejamos se Ca₃N₂ é um sal ou não.

Ca₃N₂ pode ser pensado como sal porque é formado por Ca²⁺ e N^- que são diferentes de H⁺ e OH^- íons. Além disso, há algum tipo de interação iônica ocorrida entre duas fortes cargas positivas e negativas. Além disso, o sal transporta eletricidade na eletrólise, sendo um eletrólito, pode transportar eletricidade.

17. É Ca₃N₂ iônico ou covalente?

Cada molécula covalente tem algum % de caráter iônico ou vice-versa – regra de polarizabilidade de Fajan. Vamos ver se Ca₃N₂ é iônico ou covalente.

Ca₃N₂ é uma molécula covalente que é formado pela hibridização do átomo central de N, que é sp². Uma molécula covalente sempre mostra hibridização. Mas existe algum tipo de interação iônica presente entre Ca²⁺ e N^-, então tem algum % de caráter iônico.

Ca₃N₂ é iônico porque o Ca²⁺ tem um potencial de carga mais alto e pode polarizar o ânion. Novamente, o tamanho do N^- O íon é maior devido ao elétron extra, por isso tem maior polarizabilidade e pode ser polarizado pelo cátion, apresentando caráter iônico.

Conclusão

Ca₃N₂ é uma molécula iônica para que possa atuar como sal. É um eletrólito forte também. Os pares isolados de N podem ser doados a qualquer centro de reação para participar de várias reações químicas e tornar a molécula reativa. Mas a presença de uma ligação dupla também torna a molécula estável.

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Biswarup Chandra Dey

Olá……Eu sou Biswarup Chandra Dey, concluí meu mestrado em Química pela Universidade Central de Punjab. Minha área de especialização é Química Inorgânica. Química não é só ler linha por linha e memorizar, é um conceito para entender de forma fácil e aqui estou compartilhando com vocês o conceito de química que aprendo porque vale a pena compartilhar conhecimento.