(1,0) As três espécies NH2^-, NH3 e NH4^+têm ângulos de ligação H-N-H de 105^circ, 107^circ e 109^circ, respectivamente. Explique essa variação no ângulo de ligação.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem três espécies químicas: NH2^-, NH3 e NH4^+. Cada uma delas tem um ângulo entre as ligações H-N-H que varia: 105°, 107° e 109°, respectivamente. Nosso objetivo aqui é entender por que esses ângulos são diferentes em cada uma dessas moléculas.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que os ângulos de ligação em moléculas estão relacionados com a geometria molecular, que depende da disposição dos pares de elétrons ao redor do átomo central (neste caso, o nitrogênio, N). A teoria que nos ajuda a entender isso é a Teoria da Repulsão dos Pares de Elétrons da Camada de Valência (VSEPR).

Passo 3

De acordo com a teoria VSEPR, os pares de elétrons (ligantes e não ligantes) ao redor do átomo central se organizam de forma a minimizar as repulsões entre eles. Isso determina a geometria da molécula e, consequentemente, os ângulos de ligação.

Passo 4

Vamos analisar cada espécie:
  1. NH2^-: Tem dois átomos de hidrogênio ligados ao nitrogênio e um par de elétrons não ligantes extra (porque é um ânion). Isso totaliza três pares de elétrons ao redor do nitrogênio.
  2. NH3: Possui três átomos de hidrogênio ligados ao nitrogênio e um par de elétrons não ligantes. Totalizando quatro pares de elétrons.
  3. NH4^+: Aqui, temos quatro átomos de hidrogênio ligados ao nitrogênio e nenhum par de elétrons não ligantes, já que é um cátion.

Passo 5

Agora, vamos relacionar isso com os ângulos de ligação:
  • NH2^- (105°): Com três pares de elétrons, a geometria é trigonal planar, mas o par não ligante exerce repulsão adicional, reduzindo um pouco o ângulo.
  • NH3 (107°): Quatro pares de elétrons (três ligantes e um não ligante) resultam em uma geometria tetraédrica ligeiramente predita, mas o par não ligante ainda puxa mais os pares ligantes, diminuindo o ângulo em relação ao tetraedro perfeito (109,5°).
  • NH4^+ (109°): Aqui temos quatro pares ligantes sem pares não ligantes, resultando em uma geometria tetraédrica mais próxima do ângulo ideal de 109,5°, mas ligeiramente menor devido a pequenos ajustes na repulsão dos pares.

Resposta

A variação nos ângulos de ligação entre NH2^-, NH3 e NH4^+ ocorre devido ao número de pares de elétrons não ligantes presentes em cada espécie. Esses pares afetam a geometria molecular e a repulsão entre os elétrons, resultando em diferentes ângulos de ligação: 105° para NH2^-, 107° para NH3 e 109° para NH4^+.

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