(2,0) Para a molécula de água, explique:
a. Sua estrutura de Lewis sabendo que para o oxigênio, Z=8 e para o hidrogênio, Z=1.
b. A geometria da molécula com o nome e representação esquemática.
c. A geometria dos elétrons com o nome e representação esquemática.
d. Sua polaridade.
e. Por que o estado físico da água é diferente do H2 S, que, em temperatura ambiente, é um gás.

Passo 1

Beleza, exercício sobre a molécula de água (H₂O). A matéria aqui é química inorgânica: estrutura de Lewis, teoria VSEPR (geometria eletrônica e molecular), polaridade e forças intermoleculares. Vamos precisar:
  1. Saber contar elétrons de valência de O e H;
  2. Montar estrutura de Lewis;
  3. Usar VSEPR pra geometria;
  4. Entender eletronegatividade e dipolos;
  5. Comparar forças intermoleculares de H₂O e H₂S.

Passo 2

a) Estrutura de Lewis
– O tem número atômico Z=8, configuração eletrônica 1s^2,2s^2,2p^4, logo 6 elétrons de valência.
– Cada H tem Z=1, um elétron de valência.
Total de elétrons de valência: 6 + 2times1 = 8.
Para montar:
  1. Ligo O a cada H com uma ligação simples (cada ligação usa 2 elétrons): 2 ligações times 2 elétrons = 4 elétrons.
  2. Sobraram 8 - 4 = 4 elétrons, que formam 2 pares isolados no oxigênio.
    Esquematicamente em LaTeX:
    H;–;O;–;H
;;:&cdot&cdot H;-;O;-;H ;;:&cdot&cdot
(O ônibus de pontos ao redor do O são os 2 pares isolados.)

Passo 3

b) Geometria molecular
– Teoria VSEPR: pares de elétrons (ligantes e isolados) se repelem procurando máximo afastamento.
– Em H₂O há 2 pares ligantes (as ligações O–H) e 2 pares isolados.
– A geometria molecular (só olha para os átomos ligados) fica “angular” (ou bent).
– Ângulo aproximado: 104,5^circ.
Esquemático:
     H
     \
      O
     /
    H
com ângulo < 109,5°, mais fechado em ~104,5°.

Passo 4

c) Geometria eletrônica
– Agora contamos todos os pares (ligantes + isolados). São 4 pares ao redor do O.
– Isso forma uma geometria eletrônica “tetraédrica”.
Esquemático tetraédrico (visto em projeção de ponto e traço):
    H
    |
    O
   / \
  H   ••
onde •• são dois pares isolados apontando para trás e para frente.

Passo 5

d) Polaridade
– Eletronegatividade: ENrm O=3,44, ENrm H=2,20.
– Cada ligação O–H é polar (O puxa mais o par eletrônico).
– Como a molécula é angular, esses vetores dipolo não se cancelam.
– Resultado: momento dipolar neto apontando pro Oxigênio.
Logo H₂O é uma molécula polar.

Passo 6

e) Por que H₂O é líquida e H₂S é gasoso à temperatura ambiente?
– H₂O forma fortes ligações de hidrogênio (pontes H–O···H–O).
– H₂S tem eletronegatividade de S ( approx2,58) mais próxima da de H, não forma ligações de hidrogênio fortes, só forças de dispersão fracas.
– Forças intermoleculares em H₂O são bem mais fortes → ponto de ebulição alto → líquido.
– H₂S tem ponto de ebulição baixo → gás.

Resposta

a) Estrutura de Lewis: H–O–H com 2 pares isolados no O.
b) Geometria molecular: angular (bent), ângulo ~104,5°.
c) Geometria eletrônica: tetraédrica.
d) Molécula polar (vetores dipolares não se cancelam).
e) Água faz pontes de hidrogênio (forças fortes), H₂S não, por isso H₂O é líquida e H₂S é gasoso.

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