(Usnco 2010) O ângulo de ligação em H2O vale aproximadamente 105˚ enquanto o ângulo de ligação em H2S é aproximadamente 90˚. Qual das explicações conta melhor por essa diferença?
Ligações H–S são maiores que ligações H–O.
Ligações H–S são menos polares que ligações H–O.
S tem orbitais d disponíveis para ligar, O não os tem
O usa orbitais híbridos sp3 para ligar, S usa seus orbitais 3p.
Gabarito:
O usa orbitais híbridos sp3 para ligar, S usa seus orbitais 3p.
O motivo que leva um átomo a sofrer hibridização de seus orbitais é puramente energético.
Os átomos sofrem hibridação para deixarem mais estáveis suas ligações químicas com outros átomos. Portanto, se um átomo hibridiza, a energia de uma ligação que envolve seu orbital híbrido é menor que (mais estável) a energia da ligação caso seu orbital não fosse híbrido.
Mas o que causa essa instabilidade energética de forma a fazer com que o átomo hibridize para ficar mais estável?
R: Um dos motivos principais está no tamanho do átomo. Se o átomo for pequeno demais, suas ligações ficarão muito próximas, causando fortes repulsões e instabilizando-as. Para contornar isso, o átomo hibridiza, formando orbitais que deixam as ligações mais fortes e mais estáveis.
Mas por que as ligações ficam mais fortes e estáveis com os orbitais híbridos?
R: Os orbitais híbridos promovem uma maior interpenetração de orbitais quando se faz uma ligação covalente frontal. Deixando-as, portanto, mais forte.
Quando o átomo é maior (em geral, átomos a partir do 3º período), as repulsões não são tão intensas, de forma que não é necessário fazer hibridação.
Com isso, justificamos por que o oxigênio hibridiza e o enxofre não.
No caso desta questão, os orbitais do oxigênio hibridizam e, devido à repulsão, o ângulo de ligação é maior do que no caso do H2S (105º).
No caso do H2S, por se tratarem de orbitais puros, o ângulo entre as ligação tendem a ficar próximos do ângulo entre os orbitais 3p do enxofre que é 90º.
Logo, resposta correta: D.