Dê o arranjo e a geometria molecular de uma molécula que tem os seguintes domínios de elétrons em seu átomo central:
Quatro domínios ligantes e nenhum domínio não-ligante;
Quatro domínios ligantes e nenhum domínio não-ligante;
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: “arranjo” (arranjo eletrônico) e “geometria molecular” de uma molécula cujo átomo central tem quatro domínios ligantes e nenhum domínio não-ligante.
Informações dadas:
Informações dadas:
- Quatro domínios ligantes (ou seja, quatro pares de elétrons ligantes ao redor do átomo central).
- Zero domínios não-ligantes (ou seja, nenhuma dupla de elétrons isolada/lone pair no átomo central).
A tarefa é identificar o arranjo dos domínios eletrônicos e a geometria da molécula resultante.
Passo 2
Princípio básico que vamos aplicar (explicado passo a passo): elétrons se repelem.
- Pares de elétrons ao redor de um átomo (pares ligantes e pares não-ligantes) se posicionam no espaço de modo a minimizar a repulsão entre eles.
- Esse modelo é o método VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion). Não precisa decorar nada além da ideia: “domínios eletrônicos ficam o mais afastados possível no espaço”.
No exame: conte primeiro quantos domínios eletrônicos existem ao redor do átomo central; a partir desse número, há um arranjo geométrico correspondente que minimiza repulsões.
Passo 3
O que é exatamente um “domínio eletrônico”? Como contar:
- Um domínio = um ligante conectado ao átomo central ou um par de elétrons não-ligante.
- Importante: uma ligação simples, dupla ou tripla conta como um único domínio (porque todas as elétrons daquela ligação estão entre os dois átomos, ocupando a mesma região espacial).
No nosso caso temos 4 domínios e todos são ligantes (ou seja 4 ligações ao átomo central); não há lone pairs.
Passo 4
Mapa rápido (números de domínios → arranjo eletrônico típico)
- 2 domínios → linear (ângulo
). - 3 domínios → trigonal planar (ângulo
). - 4 domínios → tetraédrico (ângulo aproximadamente
). - 5 domínios → bipiramidal trigonal (ângulos
e ). - 6 domínios → octaédrico (ângulo
).
Como temos exatamente 4 domínios, a entrada correta aqui do mapa é “tetraédrico” para o arranjo eletrônico.
Passo 5
Por que “tetraédrico” e qual o ângulo de ligação? Intuição geométrica e breve demonstração numérica (fácil de entender na prova):
- Intuição: quatro pontos igualmente espaçados ao redor de um centro ocupam os vértices de um tetraedro regular — isso maximiza as distâncias entre domínios.
- Demonstração curta com vetores (opcional no exame, mas boa para entender de onde vem o ângulo
): consideremos quatro vetores igualmente espaçados saindo do centro, por exemplo , , e . Todos têm norma . O produto escalar entre dois vetores diferentes é . Logo
Assim
ou seja comumente arredondado para
. Esse é o ângulo típico entre ligações em um tetraedro regular.
Passo 6
Geometria molecular vs arranjo eletrônico: quando coincidem
- “Arranjo eletrônico” considera todos os domínios (ligações + lone pairs).
- “Geometria molecular” descreve apenas a posição dos átomos (ou seja, como os ligantes ficam dispostos).
Se não há pares não-ligantes, a geometria molecular é igual ao arranjo eletrônico. No nosso problema temos zero lone pairs, então a geometria molecular é também tetraédrica.
Exemplos práticos que aparecem muito em prova:, , — todas têm 4 domínios ligantes e geometria tetraédrica.
Passo 7
Dica rápida para a prova (passo a passo que dá para decorar e aplicar sem erro):
- Conte domínios eletrônicos (ligações simples/duplas/triplas contam 1; lone pairs contam 1).
- Use o mapa do Passo 4 para achar o arranjo eletrônico.
- Se houver lone pairs, ajuste a descrição para a geometria molecular (por exemplo 4 domínios com 1 lone pair → geometria molecular = piramidal trigonal). Se não houver lone pairs, geometria molecular = arranjo eletrônico.
Força aí — você já tem uma regra curta que resolve muitos exercícios rápidos!
Passo 8
Resumo didático final em linguagem de prova: com 4 domínios ligantes e 0 domínios não-ligantes, a configuração que minimiza repulsão é o tetraedro regular, e as ligações formam ângulos próximos de
.
Resposta
Arranjo eletrônico: tetraédrico.
Geometria molecular: tetraédrica (ângulos de ligação aproximadamente ).
Geometria molecular: tetraédrica (ângulos de ligação aproximadamente