Para a molécula de água, explique:
a. Sua estrutura de Lewis sabendo que para o oxigênio,
e para o hidrogênio,
.
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
, que, em temperatura ambiente, é um gás.
a. Sua estrutura de Lewis sabendo que para o oxigênio,
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
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:
- Saber contar elétrons de valência de O e H;
- Montar estrutura de Lewis;
- Usar VSEPR pra geometria;
- Entender eletronegatividade e dipolos;
- Comparar forças intermoleculares de H₂O e H₂S.
Passo 2
a) Estrutura de Lewis
– O tem número atômico , configuração eletrônica
, logo 6 elétrons de valência.
– Cada H tem , um elétron de valência.
Total de elétrons de valência: .
Para montar:
– O tem número atômico
– Cada H tem
Total de elétrons de valência:
Para montar:
- Ligo O a cada H com uma ligação simples (cada ligação usa 2 elétrons): 2 ligações
2 elétrons = 4 elétrons. - Sobraram
elétrons, que formam 2 pares isolados no oxigênio.
Esquematicamente em LaTeX:
H;–;O;–;H
(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: .
Esquemático:
– 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:
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):
– 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: ,
.
– 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.
– Eletronegatividade:
– 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 ( ) 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.
– H₂O forma fortes ligações de hidrogênio (pontes H–O···H–O).
– H₂S tem eletronegatividade de S (
– 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.
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.