Questão 1 - Para a espécie química
:
- Represente a estrutura de Lewis.
- Calcule a carga formal em cada átomo.
- Determine a geometria do domínio eletrônico e a geometria molecular segundo a teoria VSEPR.
Passo 1
O enunciado pede três coisas para a espécie
:
- Representar a estrutura de Lewis.
- Calcular a carga formal em cada átomo.
- 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
(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
: cada átomo tem elétron de valência. - Para o enxofre
: é do grupo 16, portanto tem elétrons de valência.
Cálculo do total de elétrons de valência da molécula:
Interpretação prática: temos
elétrons (ou
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
só forma 1 ligação). Assim o esqueleto natural é
.
Cada ligação simples usa elétrons. Temos duas ligações
, então:
Cada ligação simples usa
Elétrons que restam para pares isolados:
ou seja,
pares não ligantes a colocar. Esses pares devem ser colocados preferencialmente no átomo central (
) para completar sua camada de valência. Lembrete sobre regras de estabilidade:
-
busca a regra do duet (2 elétrons na sua camada). Cada já tem 2 elétrons na ligação — 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:
Explicando essa notação: cada dois pontos
representam um par de elétrons não ligante. Há dois pares isolados em
(um acima e outro abaixo na representação), e duas ligações simples
. Assim o enxofre fica com
pares não ligantes
pares de ligação
pares
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):
onde
-
é o número de elétrons de valência do átomo isolado (ex.: para , para ); -
é o número de elétrons não ligantes (pares isolados) atribuídos ao átomo na estrutura de Lewis; -
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 elétrons).
Calculemos para cada átomo:
Para cada hidrogénio
:
-
. - Em
não há pares isolados, então . -
participa de uma ligação simples (2 elétrons), então .
Aplicando:
Para o enxofre
:
-
. - Temos
pares isolados em , ou seja elétrons não ligantes. -
participa de duas ligações simples, portanto elétrons em ligações.
Aplicando:
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
.
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:
- Contar domínios eletrônicos ao redor do átomo central.
- Usar a tabela/mapeamento padrão:
-
domínios → geometria eletrônica linear. -
domínios → trigonal planar. -
domínios → tetraédrica. - (e assim por diante; aqui precisamos de até
).
-
- 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
:
- Ao redor de
há pares ligantes ( ) e pares não ligantes. Portanto o número de domínios eletrônicos é
- Com
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
domínios e deles são pares isolados é chamada de \emph{angular} ou \emph{dobrada} (bent). É o mesmo tipo de forma que tem a água .
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
. A teoria VSEPR dá a tendência qualitativa (forma bent) e que o ângulo é menor; valores experimentais mostram que o ângulo em
é bem menor que em
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
com dois pares isolados no átomo (já desenhado no Passo 4). - Cargas formais:
(cada H), . - VSEPR: número de domínios em
= → 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.:
,
) seguindo os mesmos passos.
Resposta
Lewis:
Cargas formais: (cada H) ;
Geometria do domínio eletrônico:
Geometria molecular:
Cargas formais:
Geometria do domínio eletrônico:
Geometria molecular: