O dióxido de enxofre (
) tem momento de dipolo (
); por outro lado, o dióxido de carbono (veja o Problema Resolvido 2.2) não tem momento de dipolo (
). O que esses fatos indicam sobre a geometria do dióxido de enxofre?
Passo 1
Dados fornecidos:
- O dióxido de enxofre tem momento de dipolo
. - O dióxido de carbono tem momento de dipolo
.
Pergunta do enunciado:
- O que esses fatos indicam sobre a geometria do
?
Passo 2
O que significa ter momento de dipolo não nulo?
- O momento de dipolo total
de uma molécula é a soma vetorial dos dipolos das ligações (e de quaisquer contribuições de pares isolados polarizados). Uma expressão conceitual é , onde: -
é a separação efetiva de carga (carga parcial), -
é o vetor que vai do centro de carga negativa para o positivo.
-
- Se o resultado vetorial
é diferente de zero, a molécula tem distribuição de cargas assimétrica e, portanto, é polar. Se , as polaridades das ligações se cancelam perfeitamente por simetria, resultando em molécula apolar.
Passo 3
Polaridade das ligações S–O: por que as ligações S–O são polares?
- A polaridade de uma ligação depende da diferença de eletronegatividade dos átomos ligados. Valores típicos (Pauling) são
e . - Como
, cada ligação S–O possui um dipolo apontando do enxofre para o oxigênio (elétrons puxados para o oxigênio). Logo, cada ligação S–O é polar.
Passo 4
Construção rápida da estrutura eletrônica do
(passo a passo prático para a prova):
- Soma dos elétrons de valência: enxofre
elétrons + oxigênio elétrons = elétrons de valência. - Uma estrutura-resonante representativa mostra o enxofre ligado aos dois oxigênios com ligações duplas/parcialmente duplas e o enxofre contendo um par de elétrons não-ligantes. O importante para geometria é o número de regiões de densidade eletrônica ao redor do enxofre:
- Há duas regiões de ligação (cada ligação S–O conta como uma região) e uma região correspondente ao par isolado no enxofre → total de
domínios eletrônicos.
- Há duas regiões de ligação (cada ligação S–O conta como uma região) e uma região correspondente ao par isolado no enxofre → total de
Passo 5
Aplicando VSEPR (raciocínio que você usa rápido na prova):
- Três domínios eletrônicos ao redor do átomo central correspondem a uma geometria eletrônica trigonal planar (ângulos ideais
). - Com um dos três domínios sendo um par isolado, a geometria molecular (o que vemos nos núcleos) fica “angular” ou “dobrada” (bent). O par isolado ocupa mais espaço e empurra as ligações, deixando um ângulo O–S–O ligeiramente menor que
(aproximadamente , com valores experimentais por volta de ).
Passo 6
Por que
tem
enquanto
tem
?
- No
, o átomo central tem duas ligações duplas com oxigênios e nenhum par isolado: são dois domínios eletrônicos em arranjo linear, ângulo O–C–O . As duas polaridades C–O têm mesma intensidade e direções opostas, portanto se cancelam vetorialmente → . - No
, as duas polaridades S–O não ficam em direção exatamente oposta por causa da geometria angular; sua soma vetorial não se cancela, resultando em .
Passo 7
Um pouco de geometria vetorial para ver intuitivamente o cancelamento
- Se tivermos duas dipolos iguais
separados por um ângulo , o módulo do dipolo resultante é
- Para
: . - Para
: . Isso mostra matematicamente por que a geometria bent produz dipolo total não nulo.
Passo 8
Resumo didático (como raciocinar rápido na prova)
- Verifique números de elétrons de valência e desenhe a estrutura de Lewis básica para encontrar pares isolados no átomo central.
- Conte domínios eletrônicos: 3 domínios com 1 par isolado → geometria molecular bent (angular). 2 domínios sem pares isolados → linear.
- Se a molécula não for simétrica (geometricamente), os dipolos de ligação não se cancelam e você terá
.
Resposta
A geometria do
é angular (dobrada, bent): o enxofre tem um par de elétrons não-ligantes e as duas ligações S–O formam um ângulo O–S–O aproximadamente
, o que impede o cancelamento vetorial das polaridades das ligações e resulta em
.