Questão 1 - Para a espécie química \mathrm{H}_{2} \mathrm{~S}:
  1. Represente a estrutura de Lewis.
  2. Calcule a carga formal em cada átomo.
  3. Determine a geometria do domínio eletrônico e a geometria molecular segundo a teoria VSEPR.

Passo 1

O enunciado pede três coisas para a espécie \mathrm{H}_{2}\mathrm{S}:
  1. Representar a estrutura de Lewis.
  2. Calcular a carga formal em cada átomo.
  3. Determinar a geometria do domínio eletrônico e a geometria molecular segundo a teoria VSEPR.
Informações relevantes fornecidas (apenas o que já existe no enunciado):
  • A espécie é \mathrm{H}_{2}\mathrm{S} (dois átomos de hidrogénio ligados a um átomo de enxofre).
  • Não há outras condições (íon, carga total, etc.), logo assumimos a molécula neutra e no estado fundamental.

Passo 2

Contagem de elétrons de valência — passo obrigatório para a estrutura de Lewis. Vou explicar como fazer e aplicar ao caso.
Regra breve: pegar o número de elétrons de valência de cada átomo (olhar a tabela periódica: coluna do elemento) e somar.
  • Para o hidrogénio \mathrm{H}: cada átomo tem \,1 elétron de valência.
  • Para o enxofre \mathrm{S}: \mathrm{S} é do grupo 16, portanto tem \,6 elétrons de valência.
Cálculo do total de elétrons de valência da molécula:
\text{Elétrons totais} = 2\times(1) + 1\times(6) = 2 + 6 = 8.é
Interpretação prática: temos 8 elétrons (ou 4 pares de elétrons) para distribuir entre ligações e pares isolados na estrutura de Lewis.

Passo 3

Montagem do esqueleto e colocação das ligações — como se constrói a estrutura de Lewis.
Regra prática: hidrogénios sempre ficam nas extremidades (cada \mathrm{H} só forma 1 ligação). Assim o esqueleto natural é \mathrm{H}-\mathrm{S}-\mathrm{H}.
Cada ligação simples usa 2 elétrons. Temos duas ligações \mathrm{S-H}, então:
\text{Elétrons usados em ligações} = 2 \times 2 = 4.éçõ
Elétrons que restam para pares isolados:
\text{Elétrons restantes} = 8 - 4 = 4,é
ou seja, 2 pares não ligantes a colocar. Esses pares devem ser colocados preferencialmente no átomo central ( \mathrm{S}) para completar sua camada de valência. Lembrete sobre regras de estabilidade:
  • \mathrm{H} busca a regra do duet (2 elétrons na sua camada). Cada \mathrm{H} já tem 2 elétrons na ligação \mathrm{S-H} — está satisfeito.
  • Enxofre pode aceitar um octeto (até 8 elétrons) e, aqui, ficará com 8.

Passo 4

Desenho explícito da estrutura de Lewis (representação com pares isolados).
A estrutura de Lewis da molécula é:
\begin{array}{c} \;:\quad: \\\ \mathrm{H}-\mathrm{S}-\mathrm{H} \\\ \;:\quad: \end{array}
Explicando essa notação: cada dois pontos : representam um par de elétrons não ligante. Há dois pares isolados em \mathrm{S} (um acima e outro abaixo na representação), e duas ligações simples \mathrm{S-H}. Assim o enxofre fica com 2 pares não ligantes + 2 pares de ligação = 4 pares = 8 elétrons ao redor (octeto).

Passo 5

Fórmula da carga formal e cálculo passo a passo — aqui eu ensino a usar a fórmula e aplico aos átomos da molécula.
Fórmula da carga formal (explicada):
\text{Carga formal (FC)} = V - N - \tfrac{B}{2},
onde
  • V é o número de elétrons de valência do átomo isolado (ex.: 6 para \mathrm{S}, 1 para \mathrm{H});
  • N é o número de elétrons não ligantes (pares isolados) atribuídos ao átomo na estrutura de Lewis;
  • B é o número total de elétrons que participam de ligações ao redor desse átomo (ou seja, número de elétrons em ligações, não em pares; para uma ligação simples, conta-se 2 elétrons).
Calculemos para cada átomo:
Para cada hidrogénio \mathrm{H}:
  • V = 1.
  • Em \mathrm{H} não há pares isolados, então N = 0.
  • \mathrm{H} participa de uma ligação simples (2 elétrons), então B = 2.
    Aplicando:
\mathrm{FC}(\mathrm{H}) = 1 - 0 - \tfrac{2}{2} = 1 - 1 = 0.
Para o enxofre \mathrm{S}:
  • V = 6.
  • Temos 2 pares isolados em \mathrm{S}, ou seja N = 4 elétrons não ligantes.
  • \mathrm{S} participa de duas ligações simples, portanto B = 4 elétrons em ligações.
    Aplicando:
\mathrm{FC}(\mathrm{S}) = 6 - 4 - \tfrac{4}{2} = 6 - 4 - 2 = 0.
Interpretação: todas as cargas formais são zero; a estrutura é ótima em termos de distribuição de carga formal.

Passo 6

Teoria VSEPR — como contar domínios eletrônicos e determinar as geometrias, explicado didaticamente e aplicado a \mathrm{H}_{2}\mathrm{S}.
Conceito essencial (explicado sem jargão): VSEPR significa que os pares de elétrons ao redor do átomo central se organizam para ficar o mais longe possível uns dos outros, porque pares eletrônicos se repelem. Em VSEPR contamos “domínios eletrônicos” ao redor do átomo central; cada ligação simples, ligação múltipla ou par isolado conta como um domínio.
Passos práticos para aplicar:
  1. Contar domínios eletrônicos ao redor do átomo central.
  2. Usar a tabela/mapeamento padrão:
    • 2 domínios → geometria eletrônica linear.
    • 3 domínios → trigonal planar.
    • 4 domínios → tetraédrica.
    • (e assim por diante; aqui precisamos de até 4).
  3. A geometria molecular (forma real da molécula) depende de quantos desses domínios são pares ligantes vs pares isolados: pares isolados ocupam mais espaço e empurram ligações, mudando os ângulos.
Aplicando a \mathrm{H}_{2}\mathrm{S}:
  • Ao redor de \mathrm{S} 2 pares ligantes ( \mathrm{S-H}) e 2 pares não ligantes. Portanto o número de domínios eletrônicos é
\text{domínios} = 2\\ (\text{ligantes}) + 2\\ (\text{isolantes}) = 4.í
  • Com 4 domínios, a geometria do domínio eletrônico é \emph{tetraédrica}. Isso significa que, se considerarmos todos os pares (ligantes + isolantes), eles ocupam as posições de um tetraedro imaginário.
  • A geometria molecular (a forma observável, considerando somente posições dos átomos) quando há 4 domínios e 2 deles são pares isolados é chamada de \emph{angular} ou \emph{dobrada} (bent). É o mesmo tipo de forma que tem a água \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}.
Comentário sobre ângulo de ligação (didático): pares isolados repelem mais que pares ligantes, então o ângulo H–S–H será menor do que o ângulo tetraédrico ideal 109{,}5^\circ. A teoria VSEPR dá a tendência qualitativa (forma bent) e que o ângulo é menor; valores experimentais mostram que o ângulo em \mathrm{H}_{2}\mathrm{S} é bem menor que em \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} por causa da maior difusão dos pares em enxofre, mas o enunciado só pediu a geometria, então a resposta principal é: domínio eletrônico tetraédrico; geometria molecular angular (bent).

Passo 7

Resumo final, reforçando e apresentando as respostas de forma direta (vou sintetizar o que já calculámos e desenhá-lo de forma clara).
  • Estrutura de Lewis: esqueleto \mathrm{H}-\mathrm{S}-\mathrm{H} com dois pares isolados no átomo \mathrm{S} (já desenhado no Passo 4).
  • Cargas formais: \mathrm{H} = 0 (cada H), \mathrm{S} = 0.
  • VSEPR: número de domínios em \mathrm{S} = 4 → geometria do domínio eletrônico: \emph{tetraédrica}. Geometria molecular (somente átomos): \emph{angular (bent)}.
Força final: tá indo bem — essa é uma questão clássica e agora sabes exatamente como montar a estrutura, calcular cargas formais e aplicar VSEPR. Dá para repetir esse procedimento em moléculas parecidas (ex.: \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}, \mathrm{NH}_{3}) seguindo os mesmos passos.

Resposta

Lewis: \begin{array}{c}\;:\quad: \\\ \mathrm{H}-\mathrm{S}-\mathrm{H} \\\ \;:\quad:\end{array}
Cargas formais: \mathrm{H}:0 (cada H) ; \mathrm{S}:0
Geometria do domínio eletrônico: \text{tetraédrica}é
Geometria molecular: \text{angular (bent)}

Exercícios relacionados