Dê o arranjo e a geometria molecular de uma molécula que tem os seguintes domínios de elétrons em seu átomo central:
Três domínios ligantes e dois domínio não-ligante;
Três domínios ligantes e dois domínio não-ligante;
Passo 1
O enunciado dá um átomo central com:
-
domínios ligantes (pares ligantes, isto é, ligações a outros átomos); -
domínios não-ligantes (pares isolados ou lone pairs).
O que pedem:
- o arranjo (arranjo eletrônico) dos domínios de elétrons ao redor do átomo central;
- a geometria molecular (a forma determinada apenas pelos átomos ligados, desconsiderando os pares não-ligantes).
Passo 2
Primeira ideia clara: contamos todos os domínios de elétrons ao redor do átomo central, porque o arranjo eletrônico depende do total de domínios (ligações + pares isolados).
Aqui:
Aqui:
Portanto há
domínios de elétrons no total. O arranjo eletrônico é o que minimiza a repulsão entre esses
domínios.
Passo 3
Explicando a regra física por trás (modo de pensar para a prova): domínios de elétrons se posicionam para minimizar repulsões elétricas. Em ordem de força de repulsão, geralmente vale
onde “LP” = lone pair (par não-ligante) e “BP” = bonding pair (par ligante). Isso significa que pares isolados ocupam mais espaço e “mandam” na escolha das posições.
Passo 4
Geometrias padrão para
domínios:, o arranjo eletrônico que minimiza as repulsões é o trigonal bipiramidal. Características desse arranjo:
- existem
posições equatoriais, no mesmo plano, separadas por entre si; - existem
posições axiais, uma acima e outra abaixo do plano equatorial, separadas por ; - cada posição equatorial tem duas interações a
com as axiais e duas a com as outras equatoriais; cada posição axial tem três interações a (com as três equatoriais) e uma a (com a outra axial).
Passo 5
Onde colocar os
pares não-ligantes para minimizar repulsões?
- Um par não-ligante em posição axial sofreria três interações a
com átomos nas posições equatoriais; - Um par não-ligante em posição equatorial sofreria apenas duas interações a
(com as posições axiais) e uma a com a outra equatorial — portanto, é menos “apertado”.
Logo, pares não-ligantes preferem posições equatoriais em um arranjo trigonal bipiramidal porque assim reduzem o número de interações a, que são as mais desfavoráveis.
Passo 6
Com
pares não-ligantes eles irão ocupar duas das três posições equatoriais. Isso deixa três posições ocupadas por átomos ligados: as duas posições axiais (opostas) e a única posição equatorial restante. Os três átomos ligados formam, portanto, uma forma em “T”: dois átomos em posições axiais (em linha,
entre si) e um átomo no plano equatorial, resultando num “T” quando se desenha apenas os átomos.
Passo 7
Conclusão final e dica prática para a prova: procedimento para qualquer questão assim
- conte domínios (
); - deduza arranjo eletrônico para o total (
→ trigonal bipiramidal); - posicione os pares não-ligantes nas posições que minimizam repulsões (aqui, equatoriais);
- descreva a geometria considerando só os átomos (aqui, T-shaped).
Exemplo real: a moléculaé um caso típico de e tem arranjo trigonal bipiramidal e geometria molecular em T.
Resposta
Arranjo eletrônico: trigonal bipiramidal
Geometria molecular: em T (T-shaped)
Geometria molecular: em T (T-shaped)