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¿Por qué el SO2 tiene un ángulo de enlace mayor que el H2O, el H2S y el NH3?

Así que tenemos que encontrar cuál de los siguientes compuestos tiene el ángulo de enlace más pequeño: $\ce{H2O}$ , $\ce{H2S}$ , $\ce{NH3}$ , $\ce{SO2}$ .

Así que L $\propto \frac{1}{BA}$ donde $L$ es el número de pares solitarios y $BA$ es el ángulo de enlace

Así que el número de pares solitarios es:-

$\ce{H2O}$ : 2

$\ce{H2S}$ : 2

$\ce{NH3}$ : 1

$\ce{SO2}$ : 2

Desde $\ce{NH3}$ tiene el menor número de pares solitarios, debe tener el mayor ángulo de enlace, por lo que está fuera.

También $BA \propto ENC$ donde $ENC$ es la electronegatividad del átomo central. La electronegatividad del átomo O en $\ce{H2O}$ es el más alto, así que está fuera.

También $BA \propto \frac{1}{ENS}$ donde $ENS$ es la electronegatividad del átomo circundante. La electronegatividad del átomo de H en $\ce{H2S}$ es el más bajo de los dos restantes. El único que queda es $\ce{SO2}$ que debe tener el ángulo de enlace más bajo pero cuando lo comprobé en google tenía el ángulo de enlace más alto. ¿Cómo es posible?

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deepakm Puntos 66

Aquí están los ángulos de enlace para cada molécula (datos de wikipedia):

\begin{array}{|c|c|}\hline \mathrm{Molecule} & \mathrm{Bond \space Angle \space (^\circ)} \\ \hline \ce{H2S} & 92.1 \\ \hline \ce{H2O} & 104.5 \\ \hline \ce{NH3} & 107.8 \\ \hline \ce{SO2} & 119 \\ \hline \end{array}

Así que $L \propto \frac{1}{BA}$ donde $L$ es el número de pares solitarios y $BA$ es el ángulo de enlace.

Esto es cierto, pero sólo en situaciones muy específicas; cuando se trata de moléculas que tienen un átomo central en el mismo período y átomos exteriores del mismo elemento (por ejemplo $\ce{CH4}$ , $\ce{NH3}$ , $\ce{H2O}$ ). Se rompe en cuanto se empiezan a comparar moléculas con átomos centrales de diferentes períodos (por ejemplo $\ce{PH3}$ tiene menos pares solitarios que $\ce{H2O}$ pero un ángulo de enlace menor) o cuando se comparan moléculas con diferentes átomos exteriores (por ejemplo $\ce{NF3}$ tiene menos pares solitarios que $\ce{H2O}$ pero un ángulo de enlace menor). Para conocer las razones de esto, le dirijo a un excelente respuesta anterior de @ron.

Además, creo que hay que reconsiderar el número de pares solitarios en $\ce{SO2}$ que pueden ser descritas por estas dos estructuras de resonancia.

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Como puedes ver sólo hay un par solitario, pero desgraciadamente esto no nos ayuda mucho ya que no tenemos ninguna otra molécula con la que compararla.

También $BA \propto ENC$ donde $ENC$ es la electronegatividad del átomo central.

Esto es incorrecto. De hecho, lo cierto es lo contrario: que $BA \propto \frac{1}{ENC}$ - pero sólo en las mismas situaciones mencionadas anteriormente. En este caso, la tendencia sólo es realmente pronunciada en el segundo periodo; es muy leve en el tercero y prácticamente inexistente en el cuarto. De hecho, esta "regla" no tiene realmente nada que ver con la electronegatividad (eso es sólo una coincidencia) y es esencialmente un resultado de la primera regla.

También $BA \propto \frac{1}{ENS}$ donde $ENS$ es la electronegatividad del átomo circundante.

Esto es más o menos cierto - se conoce como la regla de Bent y puede ser muy útil, pero no es realmente aplicable aquí. Se ha discutido muchas veces en este sitio, pero aquí y aquí son algunas buenas introducciones.

¿Cómo debe responder a esta pregunta?

Lo primero que hay que tener en cuenta es que $\ce{SO2}$ sólo tiene tres "grupos" en el átomo central (a veces llamados "pares efectivos de electrones" en la teoría VSEPR) - dos enlaces intermedios entre un enlace doble y uno simple y un par solitario - mientras que todas las demás moléculas tienen tres. Por lo tanto, se espera que $\ce{SO2}$ para tener el mayor ángulo de enlace de las cuatro moléculas, y así es. $\ce{H2O}$ y $\ce{NH3}$ son hidruros del mismo periodo por lo que podemos utilizar la primera regla para determinar que $\ce{H2O}$ tiene un ángulo de enlace menor. Ahora sólo tenemos que decidir si $\ce{H2O}$ o $\ce{H2S}$ tiene un ángulo de enlace menor. Podemos aplicar los argumentos de hibridación dados por @ron en la respuesta que enlacé anteriormente para determinar que $\ce{H2S}$ tiene el ángulo de enlace más pequeño, y de hecho encontramos que está casi sin hibridar con un ángulo de enlace muy cercano a $\mathrm{90~^\circ}$ .

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" $BA \propto ENC$ donde $ENC$ es la electronegatividad del átomo central": A lo que probablemente se refería el OP es a la tendencia de disminución del ángulo de enlace en compuestos similares de los elementos del bloque p hacia abajo de un grupo, por ejemplo, del amoníaco a la estibina y del agua al seleniuro de hidrógeno.

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