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.
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 =
. - Domínio não-ligante (par isolado) =
. - Portanto o total de domínios ao redor do átomo central é
.
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
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.
- Geometria eletrônica (arranjo dos domínios): posicionamento dos
Passo 3
Tabela curta (relevante) para identificar a geometria eletrônica a partir do número total de domínios:
- Se total de domínios =
→ geometria eletrônica: linear. - Se total de domínios =
→ geometria eletrônica: trigonal planar. - Se total de domínios =
→ geometria eletrônica: tetraédrica. - Se total de domínios =
→ geometria eletrônica: bipiramidal trigonal. - Se total de domínios =
→ geometria eletrônica: octaédrica.
Como encontramos total de domínios
, a geometria eletrônica (arranjo dos domínios) é
. Explicando o que isso significa: na geometria octaédrica há seis posições igualmente espaçadas — quatro formando um plano quadrado (eixo
-
) e duas ocupando os eixos opostos (acima e abaixo desse plano), com ângulos de
e
entre posições.
Passo 4
Agora vamos transformar isso em geometria molecular quando um dos domínios é um par isolado (caso
, onde
é o átomo central,
são os cinco ligantes 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
(em forma de quadrado). Assim os quatro ligantes no plano 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
(square pyramidal em inglês).
Efeitos sobre ângulos e comprimentos:
- Na pirâmide quadrada, os ângulos ideais entre átomos na base são
(entre vizinhos) e há um ângulo de 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
em torno do par isolado. Mas o esqueleto básico permanece o descrito.
Passo 5
Exemplos reais e verificação:
- Moléculas conhecidas com configuração
e geometria piramidal quadrada incluem e . 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)
Geometria molecular: piramidal quadrada (square pyramidal)