Explique as diferenças entre os ângulos entre ligações nas moléculas de:
\mathrm{H}_{2} \mathrm{O e} \mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}

Passo 1

O enunciado pede para entendermos por que o ângulo entre as ligações em \mathrm{H_{2}O} é diferente do ângulo em \mathrm{H_{2}S}. O conteúdo principal aqui é a teoria VSEPR (Repulsão de Pares de Elétrons na Camada de Valência), além de conceitos de eletronegatividade e de hibridização orbital que influenciam a geometria molecular.

Passo 2

Segundo a teoria VSEPR, tanto o oxigênio em \mathrm{H_{2}O} quanto o enxofre em \mathrm{H_{2}S} têm quatro domínios eletrônicos na camada de valência: duas ligações \mathrm{X–H} e duas pares não ligantes. Isso configura uma esfera eletrônica de geometria tetraédrica ideal, com ângulo ideal de 109{,}5^\circ. No entanto, pares não ligantes (lone pairs) se repelem mais fortemente que pares ligantes, e essa repulsão faz o ângulo \mathrm{H–X–H} encolher abaixo de 109{,}5^\circ.

Passo 3

Comparando os dois casos:
Em \mathrm{H_{2}O}, o oxigênio é bastante eletronegativo, atrai bem os elétrons da ligação \mathrm{O–H}, mas mantém seus pares não ligantes densos e próximos do núcleo. Esses dois lone pairs criam forte repulsão contra os pares ligantes, reduzindo o ângulo para cerca de
\theta_{\mathrm{H–O–H}}\approx104{,}5^\circ.
Em \mathrm{H_{2}S}, o enxofre é menos eletronegativo e maior, de modo que seus elétrons de valência ficam mais difusos e os pares não ligantes exercem repulsão relativamente fraca sobre os pares ligantes. Além disso, o enxofre tende a usar orbitais com mais caráter p e menos caráter s (quase orbitais p puros) para formar as ligações, o que favorece ângulos próximos a 90^\circ. Assim,
\theta_{\mathrm{H–S–H}}\approx92^\circ.

Passo 4

Resumindo, embora ambos sejam moléculas dobradas \mathrm{AX_2E_2}, em \mathrm{H_{2}O} a forte repulsão dos lone pairs em orbitais mais compactos e com mais caráter s reduz o ângulo para \approx104{,}5^\circ, enquanto em \mathrm{H_{2}S} orbitais mais difusos e menos hibridização s fazem o ângulo cair a \approx92^\circ.

Resposta

O ângulo em \mathrm{H_{2}O} é de aproximadamente 104{,}5^\circ, e em \mathrm{H_{2}S} cerca de 92^\circ. Essa diferença se deve às variações de eletronegatividade, de repulsão entre pares não ligantes e da proporção de caráter s nos orbitais híbridos do átomo central.

Exercícios relacionados