5 etapas para desenhar a estrutura FCN Lewis, hibridização (resolvida!)

O fluoreto de cianogênio (FCN) consiste em um arranjo linear de átomos com carbono (C) no centro, ligado ao nitrogênio (N) e ao flúor (F). A estrutura de Lewis mostra uma ligação tripla entre C e N (cada um contribuindo com 4 e 5 elétrons de valência, respectivamente) e uma ligação simples entre C e F (F contribui com 7 elétrons de valência). O total de elétrons de valência usados ​​é 16. Não há pares solitários em C, mas pares solitários estão presentes em N e F. A molécula é polar devido à diferença de eletronegatividade (C: 2.55, N: 3.04, F: 3.98), influenciando sua reatividade e interações intermoleculares.

A estrutura de lewis da FCN, também conhecida pelo nome químico como fluoreto de cianogênio, é uma molécula inorgânica com peso molecular de 45.016 g/mol.

Alguns fatos sobre a estrutura da FCN lewis:

• Massa molar/peso molecular = 45.016 g/mol.
• Ponto de ebulição = -46.17 ⁰C , Ponto de fusão = – 82 ⁰C.
• Incolor e possui cheiro pungente.
• Gás tóxico.

Estrutura de Lewis da FCN:

Estrutura FCN Lewis ou estrutura de pontos de Lewis é uma representação eletrônica de uma molécula representando sua orientação de ligações junto com a carga formal adquirida por cada átomo constituinte que compreende a molécula.

Em suma, trata da representação molecular. Conhecendo o Luís A estrutura de pontos de uma molécula é o primeiro e mais importante passo para decodificar as propriedades e características físicas e químicas de uma molécula.

Passos para desenhar uma estrutura de Lewis de FCN:

• O primeiro passo envolve a contagem do número total de elétrons disponíveis. O átomo de flúor (F) pertence a 17^th grupo da tabela periódica e contém 7 elétrons de valência total. O átomo de carbono pertence ao grupo 14^th ( C ) e tem um total de 4 elétrons de valência e o átomo de nitrogênio ( N ) pertence ao grupo 15^th e tem um total de 5 elétrons de valência. Isso faz um total de 16 elétrons de valência disponíveis de cada átomo constituinte para construir a Estrutura de Lewis FCN.

• O próximo passo envolve a escolha do átomo central com base em sua diferença de eletronegatividade. O átomo de C menos eletronegativo com X = 2.55 é escolhido como o átomo central. F tem eletronegatividade X = 3.98 e N tem eletronegatividade X = 3.04 (X = magnitude da diferença de eletronegatividade)
• Cada átomo constituinte tenta acomodar 8 elétrons em seu entorno para cumprir a regra do octeto. Primeiramente, todos os átomos com seus respectivos elétrons de valência são desenhados. Em seguida, cada átomo é alinhado de forma que eles possam acomodar 8 elétrons ao seu redor e com os átomos vizinhos, compartilhando elétrons covalentemente ou dativamente.
• C é de natureza tetravalente e forma 4 ligações com os outros dois átomos. Ele compartilha 4 de seus elétrons de valência com F e N. N compartilha 3 de seus elétrons de valência formando uma ligação tripla com C e os dois elétrons restantes permanecem como par solitário de elétrons em N. F compartilha 1 elétron de valência com C formando uma ligação simples e 6 elétrons de valência restantes permanecem como pares de elétrons livres em F.
• Ao fazer isso, obtemos uma molécula de fluoreto de cianogênio de forma linear que segue a regra do octeto obedientemente.

A representação esquemática do FCN é mostrada abaixo:

Ressonância da estrutura de Lewis FCN:

Estruturas de ressonância são outras representações da estrutura de pontos de lewis mostrando todas as possibilidades de distribuições eletrônicas, aquelas que adquirem a maior energia e aquelas que atingem a menor energia estável são bem observadas através da ressonância.

Como a ligação tripla envolve uma nuvem de elétrons pi que pode ser deslocalizada, a estrutura de lewis do FCN mostra ressonância.

Uma das ligações pi é deslocalizada no átomo de N, resultando em uma carga negativa e o C adquire uma carga positiva. A separação de carga geral é zero devido ao cancelamento de carga e à obtenção da neutralidade.

Forma da estrutura de FCN Lewis:

A estrutura FCN lewis adota uma forma linear. Isso está de acordo com a teoria VSEPR. Como C tem hibridização sp, é mais estável, pois todos os elétrons estão a uma distância máxima um do outro, ou seja, a 180⁰ ângulo.  

A estrutura é mostrada na seção de hibridização FCN.

Hibridação FCN:

Configuração eletrônica do estado fundamental de C: [He]2s²2p_x¹2p¹_y2p_z

Configuração eletrônica de estado excitado de C: [He]2s¹2p_x¹2p¹_y2p¹_z

Configuração eletrônica do estado fundamental de F : [He]2s²2p_x²2p²_y2p¹_z       

Configuração eletrônica do estado fundamental de N : [He]2s²2p_x¹2p¹_y2p¹_z

C sofre hibridização sp onde dois dos quatro elétrons desemparelhados no estado excitado se unem com N e F. Eles formam ligações sigma por ligação e sobreposição ao longo de seu eixo internuclear.

Os dois elétrons desemparelhados restantes nas subcamadas p não hibridizadas de C formam duas ligações pi por sobreposição lateral com a nuvem de elétrons pi não compartilhada de nitrogênio. F sofre sp³ hibridização com C formando uma ligação sigma e os 6 elétrons restantes permanecem como 3 pares de elétrons livres no átomo de F.

Elétrons de valência FCN:

Configuração eletrônica do estado fundamental de C: [He]2s²2p_x¹2p¹_y2p_z

Configuração eletrônica do estado fundamental de F : [He]2s²2p_x²2p²_y2p¹_z       

Configuração eletrônica do estado fundamental de N : [He]2s²2p_x¹2p¹_y2p¹_z

Os elétrons de valência são os elétrons mais externos que residem nas subcamadas que participam da formação de ligações químicas ou ionização.

Aqui, C tem 4 elétrons de valência. F tem 7 elétrons de valência. N tem 5 elétrons de valência

Portanto, a estrutura de FCN Lewis tem um total de 16 elétrons de valência.

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Pares solitários da estrutura de lewis da FCN:

A estrutura de lewis da FCN tem um total de 4 pares de elétrons livres. 3 pares solitários de elétrons residem no átomo F e 1 par solitário reside no átomo N.

Pares de elétrons solitários são aqueles elétrons de valência que não participam de nenhuma formação de ligação covalente.

Carga formal da estrutura de lewis da FCN:

Cobrança formal é uma maneira de atribuir carga em cada átomo constituinte que informa sobre a carga completa adquirida pela molécula.

Matematicamente, pode ser representado como:

Carga formal = (Número de elétrons de valência em um átomo livre do elemento) – (Número de elétrons não compartilhados no átomo) – (Número de ligações ao átomo)

Além disso, Carga na molécula = soma de todas as cargas formais.

Carga formal de F = 7 – 6 – 1 = 0

Carga formal de C = 4 – 0 – 4 = 0

Carga formal de N = 5 – 2 – 3 = 0

Regra do octeto da estrutura de lewis da FCN:

A regra do octeto é a regra geral seguida por um químico para construir uma estrutura de pontos de Lewis que afirma que cada átomo tenta acomodar 8 elétrons em sua camada de valência para adquirir uma configuração de gás nobre para máxima estabilidade.

A estrutura de lewis da FCN segue a regra do octeto, onde cada átomo constituinte tem 8 elétrons em sua camada de valência.

F tem 8 elétrons em torno de si, incluindo os pares de ligação, C tem 8 elétrons, incluindo as ligações simples e triplas e N tem 8 elétrons em torno de si, incluindo a ligação tripla e os pares solitários de elétrons.

Além disso, deve-se notar que tanto a ligação quanto os pares de elétrons livres devem ser contados ao calcular os elétrons do octeto.

Solubilidade FCN:

A estrutura de FCN Lewis é mais solúvel em solventes com menos constantes dielétricas. Poucos são os solventes mencionados abaixo para referência:

Solvente	Solubilidade
Água	Insolúvel
Ether	Solúvel

O FCN é linear?

FCN estrutura de lewis é uma molécula linear. Isso está de acordo com a teoria VSEPR.

A forma linear é adotada por uma molécula triatômica para ter distância máxima entre os pares solitários ou os pares de ligação e repulsão mínima entre eles, dando assim a máxima estabilidade geométrica.

O FCN é tetraédrico?

Não, a estrutura de FCN Lewis não é uma molécula tetraédrica. O entendimento básico de uma molécula tetraédrica envolve 4 átomos em arranjo tetraédrico.

O FCN é iônico?

A estrutura de FCN Lewis é de natureza iônica. Isso ocorre porque envolve a separação de cargas, conforme observado em uma das estruturas de ressonância.

A molécula de FCN envolve 3 átomos diferentes (F, C, N) com uma grande diferença de eletronegatividade, envolvendo também uma ligação tripla que possui nuvem de elétrons pi.

Como resultado, os elétrons podem ser deslocalizados, resultando em separação parcial de carga que pode formar dipolos entre as extremidades da molécula.

Mas deve-se notar que todos os 3 átomos são não-metais, por isso tem algum caráter covalente, conforme indicado por Regra de Fajan.

O FCN é polar ou apolar?

FCN estrutura de lewis pode ser identificada como uma molécula apolar se a considerarmos uma molécula perfeitamente simétrica. No entanto, FCN com F e N em suas extremidades não são idênticos, o que difere em sua diferença de eletronegatividade.

Portanto, alguma quantidade de polaridade está presente na molécula, pois a magnitude do momento de dipolo não será semelhante nas extremidades.

Tem ampla quantidade de polaridade, mas não o suficiente para ser chamada de molécula perfeitamente polar.

O FCN é paramagnético ou diamagnético?

A estrutura de lewis do FCN é de natureza paramagnética devido à presença de elétrons desemparelhados nas subcamadas p do átomo de N. Eles permanecem em seu estado triplamente excitado.

Eles são atraídos pelo campo magnético. Os elétrons desemparelhados que permanecem como pares de elétrons livres no nitrogênio não se emparelham, mas permanecem como elétrons desemparelhados em diferentes subcamadas.

Ângulo da estrutura de Lewis FCN:

O ângulo de ligação é definido como o ângulo entre o átomo central e os átomos ligados. Aqui, na estrutura de FCN Lewis, o ângulo de ligação está entre os três átomos, ou seja, FCN.

Uma vez que, C tem hibridização sp com átomo de N e sp³ hibridização com o átomo de F, o ângulo de ligação não é exatamente próximo de 180⁰ mas perto disso.

O FCN é um agente redutor?

A estrutura da FCN lewis é uma forte agente redutor. O ânion, íon fluoreto, é um forte agente redutor em reações de um par redox.

Eles são chamados de redutores.

O FCN é um agente oxidante?

 A estrutura de FCN Lewis não é um agente oxidante. Eles são chamados de redutores e não oxidantes.

O FCN é simétrico ou assimétrico?

A estrutura de FCN Lewis é uma molécula simétrica. Isso ocorre porque é uma molécula triatômica linear com planos sigma infinitos que é idêntico ao plano molecular que contém todos os átomos em um plano.

Como possui planos moleculares infinitos, C_oo eixos , portanto, é uma molécula simétrica.

Nota: O plano molecular é o plano que contém todos os átomos junto com o eixo internuclear.

Usos do FCN:

• Pode ser utilizado como sensibilizador, inseticidas, fabricação de corantes, polímeros.
• Uma vez que se condensa em formas poliméricas à temperatura ambiente, tem sido usado como uma rede simétrica de polímeros.
• É usado como agente fluorante e nitrilante.

Conclusão:

Estrutura de Lewis da FCN é um tema quente devido à sua tendência de polimerização nas pesquisas atuais, que através do artigo a seguir, descobre-se que é uma molécula triatômica linear usada para fins industriais com um cheiro muito pungente e tóxico.

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