Analise as informações a seguir e responda o que se pede.
b) As moléculas de amônia
, fosfina
e arsina
possuem a mesma geometria, piramidal trigonal, contudo, diferem quanto ao ângulo de ligação, como verifica-se na tabela a seguir.
Tabela 1 - Valores dos ângulos de ligação da amônia
, fosfina
e arsina
AsH3
b) As moléculas de amônia
Tabela 1 - Valores dos ângulos de ligação da amônia
Espécie química | Ângulo de ligação |
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Explique a diferença nos valores dos ângulos de ligação das referidas espécies químicas.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão nos apresenta três moléculas: amônia (
), fosfina (
) e arsina (
). Todas elas têm uma geometria piramidal trigonal, mas os ângulos entre as ligações são diferentes. Nosso objetivo aqui é entender por que esses ângulos mudam de uma molécula para a outra. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre a estrutura molecular, os pares de elétrons e como o tamanho dos átomos influencia esses ângulos.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que significa ter uma geometria piramidal trigonal. Isso quer dizer que o átomo central (nitrogênio, fósforo ou arsênio) está ligado a três átomos de hidrogênio e tem um par de elétrons não compartilhado. Esse par de elétrons ocupa um espaço ao redor do átomo central e afeta a forma como as ligações se organizam.
Passo 3
Agora, vamos falar sobre os ângulos de ligação. Em uma geometria piramidal trigonal ideal, os ângulos seriam de aproximadamente
. No caso da amônia (
), o ângulo está perto disso, especificamente
. Mas quando passamos para a fosfina (
) e a arsina (
), observamos que os ângulos diminuem para
e
, respectivamente.
Passo 4
Por que essa diminuição nos ângulos? A resposta está no tamanho dos átomos centrais. Conforme descemos no grupo 15 da tabela periódica (da esquerda para a direita: N, P, As), os átomos ficam maiores. Isso significa que os elétrons das ligações
e
estão mais distantes do núcleo em comparação com os elétrons das ligações
.
Passo 5
Além disso, o par de elétrons não compartilhado também ocupa mais espaço quando o átomo central é maior. Em átomos menores como o nitrogênio, o par de elétrons ocupa menos espaço, permitindo que as ligações
fiquem mais próximas umas das outras, resultando em um ângulo de ligação maior. Já em átomos maiores, os pares de elétrons se espalham mais, reduzindo o ângulo entre as ligações.
Passo 6
Outro ponto importante é a hibridização. No nitrogênio, os orbitais estão mais hibridizados, o que também contribui para ângulos de ligação mais amplos. Nos átomos maiores como fósforo e arsênio, a hibridização é menos pronunciada, o que resulta em ângulos de ligação menores.
Resposta
Em resumo, os ângulos de ligação diminuem da amônia (
) para a fosfina (
) e para a arsina (
) devido ao aumento do tamanho do átomo central. Isso faz com que os pares de elétrons (tanto os compartilhados quanto os não compartilhados) fiquem mais espalhados, reduzindo o ângulo entre as ligações.