Os ângulos para hidretos de elementos do Grupo 15 são os seguintes: NH3(107,8^circ), PH3(93,6^circ), AsH3(91,8^circ) e SbH3(91,3^circ). Justifique essa tendência.

Passo 1

Beleza, a questão diz que os hidretos do grupo 15 têm estes ângulos de ligação:
  • NH₃: 107,8°
  • PH₃: 93,6°
  • AsH₃: 91,8°
  • SbH₃: 91,3°
O tópico é VSEPR (teoria das repulsões de pares eletrônicos) e hibridização de orbitais. Para resolver vamos precisar entender:
  1. Como a VSEPR prevê geometria e ângulos (pares ligantes vs pares isolados).
  2. O que é hibridização (sp³ vs orbitais puros) e como ela muda descendo o grupo.
  3. Como a eletronegatividade do átomo central afeta tudo isso.

Passo 2

Teoria VSEPR básica:
  • Cada par de elétrons (ligante ou isolado) quer ficar o mais longe possível dos outros.
  • Pares isolados repelem mais forte que pares ligantes.
  • Num tetraedro ideal (sp³) o ângulo é 109,5°.
Além disso, a hibridização sp³ (um orbital s + três p) dá esse tetraedro “arrumadinho”. Se o átomo central não “hibridiza” tanto, os pares ligantes acabam ocupando mais orbitais puros p, que se orientam a ~90° uns dos outros.

Passo 3

Vamos ver o NH₃:
  • Nitrogênio é bem eletronegativo e pequeno, faz hibridização sp³ de verdade.
  • Isso gera quatro orbitais iguais em forma de tetraedro (três ligantes + um isolado).
  • O ângulo tetraédrico ideal (109,5°) cai para 107,8° porque o par isolado “empurra” mais os pares N–H.

Passo 4

Agora PH₃, AsH₃ e SbH₃:
  • Fósforo, arsênio e antimônio são menos eletronegativos e maiores.
  • Eles têm menos tendência a “misturar” o orbital s com p, ou seja, hibridização fraca.
  • Os pares ligantes (P–H, As–H, Sb–H) ficam mais em orbitais p puros, que naturalmente formam ângulos de ~90°.
  • O par isolado, embora ainda exista, não “empurra” tanto porque está mais “preso” num orbital s ou semiprofundido, então a diferença de repulsão par-isolado vs par-ligante diminui.

Passo 5

Conclusão da tendência:
  • Em NH₃: sp³ forte → ângulo perto de 109,5°, cai pra 107,8° por repulsão de par isolado.
  • Em PH₃, AsH₃ e SbH₃: hibridização quase nula → orbitais p puros → ângulo próximo de 90°.
  • Descendo o grupo, o ângulo diminui de 107,8° até ~91°, pois a mistura s–p vai enfraquecendo e a repulsão do par isolado também fica menos “forte” comparada à do NH₃.

Resposta

A tendência de ângulo diminuir de NH₃ (107,8°) a SbH₃ (91,3°) se dá porque, ao descer no grupo 15, o átomo central fica maior e menos eletronegativo, promove menos hibridização sp³, fazendo com que os pares ligantes ocupem orbital p puro (ângulo ~90°) e a repulsão do par isolado também caia.

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