As 3 espécies
e
têm ângulos de ligação
igual a
e 109,
, respectivamente. Se o átomo central é o mesmo, qual a razão dessa diferença?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem três moléculas:
,
e
. Cada uma delas tem um ângulo de ligação
diferente:
,
e
, respectivamente. O objetivo é entender por que esses ângulos são diferentes, mesmo com o átomo central sendo o nitrogênio em todos os casos. Para isso, vamos precisar usar a teoria VSEPR (Repulsão dos Pares de Elétrons na Camada de Valência) e entender como os pares de elétrons ao redor do átomo central influenciam na geometria da molécula.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre a teoria VSEPR. Ela nos ajuda a prever a forma das moléculas com base na repulsão entre os pares de elétrons ao redor do átomo central. Basicamente, os pares de elétrons (sejam eles pares ligantes ou pares livres) se organizam de maneira a ficar o mais afastados possível uns dos outros para minimizar a repulsão.
Passo 3
Agora, é importante entender a diferença entre pares ligantes e pares livres. Pares ligantes são os pares de elétrons que estão envolvidos na formação das ligações químicas entre os átomos. Já os pares livres são os pares de elétrons que pertencem apenas a um átomo e não estão ligados a ninguém. Os pares livres ocupam mais espaço e geram mais repulsão do que os pares ligantes, o que pode comprimir os ângulos de ligação na molécula.
Passo 4
Vamos aplicar isso às três espécies:
-
: Aqui, o nitrogênio está fazendo 4 ligações com hidrogênios e não tem pares livres. Isso resulta em uma geometria tetraédrica com ângulos de . -
: O nitrogênio faz 3 ligações com hidrogênios e tem 1 par livre. A presença desse par livre aumenta a repulsão, comprimindo os ângulos de ligação para aproximadamente . -
: O nitrogênio faz 2 ligações com hidrogênios e tem 2 pares livres. Com mais pares livres, a repulsão é ainda maior, reduzindo os ângulos de ligação para cerca de .
Resposta
A diferença nos ângulos de ligação entre
,
e
ocorre por causa do número de pares de elétrons livres no átomo de nitrogênio. Quanto mais pares livres houver, maior a repulsão entre eles, o que comprime os ângulos de ligação na molécula.
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