A molécula de dióxido de enxofre (SO2) apresenta uma geometria angular. Determine a hibridização do átomo de enxofre e explique a formação de ligações com os átomos de oxigênio, incluindo qualquer ressonância possível. Calcule as cargas formais dos átomos de enxofre e oxigênio e explique como essas cargas contribuem para a estabilidade da estrutura.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O problema fala sobre a molécula de dióxido de enxofre ( SO2), que tem uma geometria angular. Vamos precisar entender de química molecular, especificamente sobre hibridização dos átomos, formação de ligações covalentes e cargas formais para resolver essa questão.

Passo 2

Primeiro, vamos determinar a hibridização do átomo de enxofre na SO2. Para isso, contamos o número de pares de elétrons ao redor do enxofre, incluindo ligações e pares livres. O enxofre está ligado a dois oxigênios e tem um par de elétrons não ligados. Isso dá um total de 3 pares de elétrons.
Quando um átomo tem 3 pares de elétrons, a hibridização é sp^2. Isso nos diz que o enxofre usa três orbitais híbridos sp^2 para formar ligações com os oxigênios e manter o par livre.

Passo 3

Agora, vamos falar sobre a formação das ligações com os oxigênios. Cada ligação simples entre o enxofre e o oxigênio é uma ligação sigma ( sigma), formada pela sobreposição dos orbitais sp^2 do enxofre com os orbitais p dos oxigênios.
Além disso, a molécula de SO2 pode ter ressonância. Isso significa que os pares de elétrons livres nos oxigênios podem se mover, formando ligações duplas alternadas. Assim, temos duas estruturas ressonantes onde a dupla ligação está em posições diferentes.

Passo 4

Vamos calcular as cargas formais dos átomos de enxofre e oxigênio. A carga formal ( CF) é calculada pela fórmula:
CF = V - (NA + B2)
onde:
  • V é o número de elétrons de valência do átomo.
  • NA é o número de elétrons não compartilhados (lone pairs).
  • B é o número de elétrons compartilhados (ligações).
Para o enxofre ( S):
  • V = 6 elétrons de valência.
  • NA = 2 elétrons do par livre.
  • B = 4 elétrons compartilhados (duas ligações S=O).
CFS = 6 - (2 + 42) = 6 - (2 + 2) = 2
Para cada oxigênio ( O):
  • V = 6 elétrons de valência.
  • NA = 4 elétrons dos pares livres.
  • B = 4 elétrons compartilhados (duas ligações S=O).
CFO = 6 - (4 + 42) = 6 - (4 + 2) = 0

Passo 5

As cargas formais mostram que o enxofre tem uma carga positiva ( +2) e os oxigênios estão neutros. Essa distribuição de cargas contribui para a estabilidade da molécula, pois a ressonância permite que as cargas positivas sejam distribuídas de forma mais equilibrada entre os átomos, reduzindo a repulsão e aumentando a estabilidade geral da estrutura.

Resposta

A hibridização do átomo de enxofre na molécula SO2 é sp^2. As ligações com os oxigênios são formadas por orbitais sp^2 do enxofre e orbitais p dos oxigênios, com possibilidade de ressonância que estabiliza a estrutura. As cargas formais são +2 no enxofre e 0 nos oxigênios, contribuindo para a estabilidade da molécula.

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