Orbitais - Expansão do Octeto

Considerando a figura acima, que representa, no plano, a estrutura tridimensional da molécula de H2SO4, julgue o próximo item.
 
De acordo com a teoria da ligação de valência, para se estabelecerem as ligações químicas representadas na estrutura acima, o átomo de enxofre sofre expansão da camada de valência, sendo, para isso, necessária a utilização de orbitais 3d.

CERTO (    )
ERRADO (    )

Afirmativa correta!

A expansão do octeto ocorre para que os átomos se estabeleçam com mais de 8 elétrons da camada de valência. Vamos ver a configuração eletrônica do enxofre:

[Ne] 3s² 3p⁴


Observe que o enxofre precisaria compartilhar apenas dois elétrons para fechar o octeto, porém, devido à possibilidade de expansão da sua camada de valência, ocorrerá uma mudança no seu estado fundamental de forma que ele possa ter mais elétrons desemparelhados e consiga fazer mais ligações. Veja os dois estados do enxofre:



No estado excitado, o enxofre agora pode realizar 6 ligações, se estabilizando com 12 elétrons na camada de valência.


É válido lembrar que se fôssemos seguir o diagrama de Linus, era esperado que fosse preenchido o orbital 4s, e não o 3d.

No entanto, para expandir a camada de valência, o átomo irá buscar a menor energia necessária para isso. Assim, caso esses elétrons precisassem ir para outro nível, o gasto energético seria maior e não compensaria.

Arlindocampos07 escreveu:Afirmativa correta!

A expansão do octeto ocorre para que os átomos se estabeleçam com mais de 8 elétrons da camada de valência. Vamos ver a configuração eletrônica do enxofre:

[Ne] 3s² 3p⁴


Observe que o enxofre precisaria compartilhar apenas dois elétrons para fechar o octeto, porém, devido à possibilidade de expansão da sua camada de valência, ocorrerá uma mudança no seu estado fundamental de forma que ele possa ter mais elétrons desemparelhados e consiga fazer mais ligações. Veja os dois estados do enxofre:



No estado excitado, o enxofre agora pode realizar 6 ligações, se estabilizando com 12 elétrons na camada de valência.


É válido lembrar que se fôssemos seguir o diagrama de Linus, era esperado que fosse preenchido o orbital 4s, e não o 3d.

No entanto, para expandir a camada de valência, o átomo irá buscar a menor energia necessária para isso. Assim, caso esses elétrons precisassem ir para outro nível, o gasto energético seria maior e não compensaria.

Acredito que entendi a ideia geral, porém, fiquei com duas dúvidas:

1) "No estado excitado, o enxofre agora pode realizar 6 ligações, se estabilizando com 12 elétrons na camada de valência."


Como o átomo receberá 12 elétrons, ele não terá de fazer 12 ligações, já que, a cada ligação, ele ganha 1 elétron? 


2) "É válido lembrar que se fôssemos seguir o diagrama de Linus, era esperado que fosse preenchido o orbital 4s, e não o 3d."

Qual seria a regra para saber quando o próximo orbital será preenchido (nesse caso, o 4s) ou quando o mesmo orbital que será preenchido (nesse caso, o 3d)?

Bom dia!

Vamos por partes:

Breno Belasque escreveu:Como o átomo receberá 12 elétrons, ele não terá de fazer 12 ligações, já que, a cada ligação, ele ganha 1 elétron? 

Você está confundindo conceitos. Pare um pouco e leia com atenção a sua afirmação e compare-a às proposições que fiz. 

A excitação do átomo de enxofre irá garantir a ele 6 elétrons desemparelhados, e isso, portanto, o permite realizar 6 ligações covalentes. O átomo não vai receber 12 elétrons, ele vai compartilhar 12 elétrons com outros átomos, dos quais 6 já eram dele. Cada ligação conta como  2 elétrons na camada de valência de cada um dos envolvidos.

Não há sentido em você afirmar que o átomo precisaria realizar 12 ligações.

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Breno Belasque escreveu:Qual seria a regra para saber quando o próximo orbital será preenchido (nesse caso, o 4s) ou quando o mesmo orbital que será preenchido (nesse caso, o 3d)

Interprete a resposta inicial que lhe dei!

Arlindocampos07 escreveu:...para expandir a camada de valência, o átomo irá buscar a menor energia necessária para isso. Assim, caso esses elétrons precisassem ir para outro nível, o gasto energético seria maior e não compensaria.

Tudo tem a ver com a energia envolvida. Se eu te falei que quanto "mais longe" o átomo precisar se estabelecer, mais energia será necessária, então essa "regra" seria de que o próximo orbital a ser preenchido é o mais próximo do núcleo.

Observe que o subnível 3d ainda possui mais 3 orbitais livres nessa configuração excitada que te apresentei. Então, pela regra de Hund, poderiámos adicionar mais três elétrons ao 3d que eles ainda ficariam desemparelhados e, portanto, capazes de fazer ligações.

Caso, em uma situação hipotética, nós precisássemos de mais de 9 elétrons desemparelhados no átomo de enxofre (ou seja, caso o enxofre estivesse fazendo mais que 9 ligações), aí sim esses elétrons iriam preencher o nível 4.

Agora sim consegui entender! Muito obrigado, Arlindo, pela sua explicação e pelo seu tempo. Fico muito agradecido!