Por que o oxigênio forma moléculas
enquanto o enxofre forma moléculas
?
Passo 1
Beleza, a questão pergunta “por que o oxigênio forma moléculas
enquanto o enxofre forma moléculas
?” (no enunciado apareceu
, mas o allotropo que a galera conhece mesmo é o anel de oito átomos
).
Assunto: ligações químicas entre não-metais — em especial sobre orbitais atômicos, sobreposição e estabilidade de π-ligações versus σ-ligações, e também sobre tensão de anel.
Vamos precisar revisar:
• como orbitais do oxigênio formam ligações π fortes;
• por que orbitais do enxofre não sustentam bem π-ligações;
• como isso leva ao enxofre fazer cadeias/anel de ligações simples (σ) e por que o tamanho 8 é o mais estável.
Assunto: ligações químicas entre não-metais — em especial sobre orbitais atômicos, sobreposição e estabilidade de π-ligações versus σ-ligações, e também sobre tensão de anel.
Vamos precisar revisar:
• como orbitais
• por que orbitais
• como isso leva ao enxofre fazer cadeias/anel de ligações simples (σ) e por que o tamanho 8 é o mais estável.
Passo 2
Entendendo o oxigênio (
):
- Cada átomo de O tem configuração
. Faltam 2 elétrons para preencher o octeto. - Os
formam duas ligações: uma σ (sobreposição frontal) e uma π (sobreposição lateral) resultando em uma ligação dupla . - Essa dupla ligação é bem forte porque as orbitais
são pequenas e bem encaixadas — overlap top! - Com isso, o par de átomos já “satisfaz” o octeto de cada átomo e não há motivo para grudar mais átomos: fica estável como
.
Passo 3
Tentando o enxofre diatômico (
):
- Cada S é
. Quer também completar octeto. - Mas os orbitais
são maiores e mais difusos, então a sobreposição lateral (que faz π-ligação) fica fraca. - Ligação dupla
daria uma ligação π fraquinha, então seria muito instável. - Em vez disso, o enxofre prefere fazer só ligações σ
, que dependem só de sobreposição frontal.
Passo 4
Por que ocorre o anel de
?
- Cada átomo de S “quer” duas ligações simples (σ) pra fechar o octeto.
- Se você fizer cadeia ou anel muito pequeno, rola muita tensão de ângulo (os ângulos ficam longe de ~109° do tetraedro ideal).
- O anel de oito átomos atinge ângulos próximos a 108–109°, minimizando tensão e ficando energeticamente mais estável.
- Por isso, ao cristalizar ou solidificar, o enxofre vai se organizar em ciclos de oito átomos:
.
Resposta
O oxigênio usa ligações π fortes entre orbitais
e fica feliz como par diatômico
. Já o enxofre, com orbitais
mais “espalhados”, não sustenta bem π-ligações e termina formando apenas ligações σ em um ciclo de oito átomos,
, que minimiza tensão de anel e é o allotropo mais estável.