2.44 Considere cada uma das seguintes moléculas:
(a) dimetil éter,
;
(b) trimetilamina,
;
(c) trimetilborano,
;
(d) dióxido de carbono ( $\mathrm{CO}_{2}$ ).
Descreva o estado de hibridização do átomo central (isto é, do O, N, B ou C) de cada molécula, diga que ângulos de ligação você espera para o átomo central e diga se a molécula tem ou não um momento de dipolo.
(a) dimetil éter,
(b) trimetilamina,
(c) trimetilborano,
(d) dióxido de carbono ( $\mathrm{CO}_{2}$ ).
Passo 1
O enunciado pede para, em cada molécula, identificar a hibridização do átomo central, prever os ângulos de ligação segundo a teoria VSEPR e dizer se a molécula é polar (tem momento de dipolo) ou apolar. Para isso vamos contar o número de domínios eletrônicos ao redor do átomo central, deduzir sua hibridização (
,
ou
), extrair a geometria eletrônica e molecular, estimar os ângulos de ligação e, por fim, analisar a simetria e eletronegatividade para decidir sobre o dipolo.
Passo 2
Dimetil éter,
.
O oxigênio faz duas ligações com carbonos e tem dois pares isolados, totalizando quatro domínios eletrônicos
hibridização
. A geometria eletrônica é tetraédrica, mas como só há dois ligantes a geometria molecular é angular. Esperamos um ângulo aproximado de
O oxigênio faz duas ligações
com compressão dos pares isolados para algo perto de
. Como o oxigênio é mais eletronegativo que o carbono, cada ligação C–O gera um vetor de dipolo apontando para O, e a forma angular impede o cancelamento completo
molécula polar.
Passo 3
Trimetilamina,
.
O nitrogênio faz três ligações e tem um par isolado
quatro domínios eletrônicos
hibridização
. A geometria eletrônica é tetraédrica, a molecular é piramidal trigonal. O ângulo N–C fica próximo de
O nitrogênio faz três ligações
com redução para cerca de
por efeito do par isolado. Como N é mais eletronegativo que C, há vetor de dipolo resultante não nulo ao longo do eixo do par-livre
molécula polar.
Passo 4
Trimetilborano,
.
O boro faz três ligações e não tem pares isolados
três domínios eletrônicos
hibridização
. A geometria eletrônica e molecular é trigonal plana com ângulos ideais de
O boro faz três ligações
A distribuição simétrica das três ligações C– B faz com que eventuais dipolos C
B se cancelem
molécula apolar.
Passo 5
Dióxido de carbono,
.
O carbono central forma duas ligações duplas . Cada dupla conta como um domínio de elétrons, total de dois domínios
hibridização
. A geometria eletrônica e molecular é linear, com ângulo
O carbono central forma duas ligações duplas
Os dipolos das duas ligações C
O são iguais e opostos, cancelam-se
molécula apolar.
Resposta
(a) Hibridização
,
(com compressão para ~
–
), polar.
(b) Hibridização ,
(com compressão para ~
), polar.
(c) Hibridização ,
, apolar.
(d) Hibridização ,
, apolar.
(b) Hibridização
(c) Hibridização
(d) Hibridização