Dê o arranjo e a geometria molecular de uma molécula que tem os seguintes domínios de elétrons em seu átomo central:
Cinco domínios ligantes e um domínio não-ligante.

Passo 1

O enunciado dá: o átomo central tem cinco domínios ligantes e um domínio não-ligante. As perguntas implícitas são:
  • Qual é o arranjo (geometria eletrônica) dos seis domínios em torno do átomo central?
  • Qual é a geometria molecular (forma real considerando que um dos domínios é um par não-ligante)?
Informações relevantes extraídas do enunciado:
  • Domínios ligantes = 5.
  • Domínio não-ligante (par isolado) = 1.
  • Portanto o total de domínios ao redor do átomo central é 5+1=6.

Passo 2

Breve explicação da ideia que vamos usar (VSEPR) — sem pular etapas:
  • VSEPR significa “Valence Shell Electron Pair Repulsion”. A ideia é simples: pares de elétrons na camada de valência (pares de ligação e pares não-ligantes) se repelem e se arranjam de modo a minimizar essas repulsões.
  • Cada “domínio” é um par de elétrons contabilizado: um par de ligação (ligante) ou um par isolado (não-ligante). Importante: um ligaçã o simples conta como um domínio.
  • Diferença entre duas coisas que aparecem nas respostas:
    • Geometria eletrônica (arranjo dos domínios): posicionamento dos \textit{seis} domínios ao redor do átomo central, sem distinguir se são ligações ou pares isolados.
    • Geometria molecular (forma): posição apenas dos átomos ligados, ou seja, a forma observável quando não desenhamos o par isolado.

Passo 3

Tabela curta (relevante) para identificar a geometria eletrônica a partir do número total de domínios:
  • Se total de domínios = 2 → geometria eletrônica: linear.
  • Se total de domínios = 3 → geometria eletrônica: trigonal planar.
  • Se total de domínios = 4 → geometria eletrônica: tetraédrica.
  • Se total de domínios = 5 → geometria eletrônica: bipiramidal trigonal.
  • Se total de domínios = 6 → geometria eletrônica: octaédrica.
Como encontramos total de domínios =6, a geometria eletrônica (arranjo dos domínios) é \text{octaédrica}é. Explicando o que isso significa: na geometria octaédrica há seis posições igualmente espaçadas — quatro formando um plano quadrado (eixo x- y) e duas ocupando os eixos opostos (acima e abaixo desse plano), com ângulos de 90^\circ e 180^\circ entre posições.

Passo 4

Agora vamos transformar isso em geometria molecular quando um dos domínios é um par isolado (caso \text{AX}_5\text{E}_1, onde A é o átomo central, X são os cinco ligantes e E é o par isolado).
Raciocínio passo a passo:
  • Em uma octaedro as seis posições são equivalentes, então o par isolado pode ocupar qualquer vértice da octaédr o para minimizar energia.
  • Colocando o par isolado em uma dessas posições, restam cinco posições ocupadas por átomos ligados. Esses cinco átomos ligados formam a geometria observável.
  • Visualização prática: suponha que o par isolado ocupe a posição -z. Então os cinco ligantes ocupam +z e as quatro posições no plano xy (em forma de quadrado). Assim os quatro ligantes no plano xy formam a base quadrada e o quinto ligante em +z fica como vértice da pirâmide — isso é uma pirâmide de base quadrada.
  • Portanto a geometria molecular resultante é chamada de \text{piramidal quadrada} (square pyramidal em inglês).
Efeitos sobre ângulos e comprimentos:
  • Na pirâmide quadrada, os ângulos ideais entre átomos na base são \approx 90^\circ (entre vizinhos) e há um ângulo de \approx 90^\circ entre o ápice e qualquer átomo da base.
  • Na prática, o par isolado exerce uma repulsão ligeiramente maior que um par de ligação, então pequenas distorções podem ocorrer: ligações podem se comprimir ligeiramente, resultando em ângulos um pouco menores que 90^\circ em torno do par isolado. Mas o esqueleto básico permanece o descrito.

Passo 5

Exemplos reais e verificação:
  • Moléculas conhecidas com configuração \text{AX}_5\text{E}_1 e geometria piramidal quadrada incluem \mathrm{BrF}_5 e \mathrm{IF}_5. Essas moléculas são frequentemente citadas como exemplos clássicos da geometria piramidal quadrada resultante de uma geometria eletrônica octaédrica com um par isolado.

Resposta

Arranjo (geometria eletrônica): octaédrico
Geometria molecular: piramidal quadrada (square pyramidal)

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