Diga qual a geometria molecular esperada para cada uma das moléculas abaixo:
g) \mathrm { SO } _ { 2 }
g) \mathrm { SO } _ { 2 }
Passo 1
O enunciado pede: determinar a geometria molecular esperada para a molécula
.
Informações dadas explícitas: a fórmula química é .
Não há outras informações fornecidas (como ângulos medidos ou energia), então vamos usar regras de estrutura de Lewis e VSEPR para prever a geometria.
Informações dadas explícitas: a fórmula química é
Não há outras informações fornecidas (como ângulos medidos ou energia), então vamos usar regras de estrutura de Lewis e VSEPR para prever a geometria.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência (passo obrigatório para montar a estrutura de Lewis).
- Enxofre:
tem elétrons de valência. - Oxigênio: cada
tem elétrons de valência; há dois .
Total de elétrons de valência:
Isso significa que, ao desenhar ligações e pares não ligantes, devemos distribuir
elétrons no total.
Passo 3
Montagem da estrutura de Lewis (passo a passo bem didático).
- Colocar o átomo central: enxofre (
) costuma ser central porque pode expandir o octeto; os oxigênios ficam nas pontas. - Fazer ligações simples iniciais
: cada ligação simples usa elétrons. Com duas ligações simples usamos elétrons; restam elétrons. - Completar os octetos dos oxigênios com pares não ligantes primeiro. Cada
precisa de 6 elétrons não ligantes para completar o octeto se estiver ligado por apenas uma ligação simples (porque 1 ligação = 2 elétrons já compartilhados). Para os dois seriam necessários elétrons. Subtraindo:
- Sobram
elétrons, colocados como um par no enxofre.
Resultado: estrutura com duas ligações duplase um par isolado em (isso aparece ao reorganizar elétrons: em vez de uma ligação simples + 3 pares no O, é mais estável ter dupla ligação e completar octetos). Essa disposição usa exatamente os elétrons.
Observação conceitual: um duplo vínculo
consome
elétrons; ao pôr duas duplas usamos
elétrons em ligações e
elétrons em pares não ligantes (oito no total nos oxigênios e dois no enxofre), totalizando
.
Passo 4
Formal charges e ressonância (por que às vezes se vê outra representação).
- Cálculo rápido de cargas formais na estrutura com duas duplas:
- Para cada
ligado por dupla: carga formal . - Para
: carga formal .
Portanto a estrutura com duas ligações duplas e um par isolado emdá cargas formais todas zero — boa estrutura de Lewis.
Também é comum ver representações de ressonância com uma dupla e uma simples e carga formal distribuída, mas a forma com duas duplas é válida e mostra a distribuição eletrônica de forma simples. Em termos práticos, a ligaçãotem caráter parcialmente duplo por delocalização/ressonância.
- Para cada
Passo 5
Contagem de domínios eletrônicos no átomo central e aplicação do VSEPR (como decidir a geometria).
- Importante: no modelo VSEPR cada ligação simples, dupla ou tripla conta como um único domínio de ligação (uma região de densidade eletrônica). Um par isolado conta como outro domínio.
- No
temos: - duas ligações (cada uma é uma região de densidade, mesmo sendo duplas) →
domínios ligados, - um par isolado →
domínio não-ligante.
- duas ligações (cada uma é uma região de densidade, mesmo sendo duplas) →
- Total de domínios ao redor de
: .
Regras VSEPR básicas (explicando como decidir):
- Três domínios eletrônicos tendem a se organizar em geometria eletrônica trigonal plana para minimizar repulsões entre regiões de densidade.
- Se entre esses três domínios houver um par isolado, a geometria molecular (que descreve apenas a posição dos átomos) será “angular” ou “curvada” (em inglês: bent), porque o par isolado ocupa mais espaço e empurra os átomos unidos para baixo do ângulo ideal de
.
Passo 6
Conclusão sobre a geometria e ângulo esperado; nota sobre hibridização.
- Geometria eletrônica (contando pares e ligações):
. - Geometria molecular (posição dos átomos):
. - Ângulo aproximado entre as ligações
: cerca de (um pouco menor que por repulsão extra do par isolado). - Hibridização do enxofre (modelo simples): com três domínios espera-se
(um orbital + dois híbridos) — isto ajuda a entender por que a geometria eletrônica é trigonal planar.
Passo 7
Resumo intuitivo e motivação — por que “curvada” e não “linear”:
- Há três regiões de elétrons em torno de
: duas estão nas ligações com oxigênios e uma é um par isolado. Essas três regiões formam um arranjo tipo triângulo (trigonal planar) electronicamente; como apenas duas regiões contém átomos, a forma observada é a de uma molécula dobrada (bent). O par isolado “empurra” as ligações um pouco para mais fechadas que , daí o valor perto de .
Resposta
Angular (curvada, “bent”); geometria eletrônica trigonal planar; ângulo
.