- Para cada composto elencado abaixo, prediga o arranjo eletrônico, a geometria molecular e se seu caráter é polar ou apolar:
a)
Passo 1
O enunciado pede, para o composto
:
- prever o arranjo eletrônico (número e tipo de domínios eletrônicos ao redor do átomo central);
- prever a geometria molecular (a forma que a molécula tem no espaço);
- dizer se a molécula é polar ou apolar.
Informações dadas: apenas a fórmula molecular
.
Passo 2
Desenho da estrutura de Lewis (contagem de elétrons de valência) — passo a passo bem mastigado.
-
Contar elétrons de valência:
- Carbono:
elétrons; - Hidrogênio:
elétron; - Cloro:
elétrons cada; há três cloros: . - Total:
elétrons de valência.
- Carbono:
-
Montagem da estrutura de Lewis:
- Carbono será o átomo central (carbono costuma formar 4 ligações).
- Fazer ligações simples C–H e C–Cl: cada ligação usa
elétrons. - Quatro ligações (uma para H e três para Cl) usam
elétrons. - Elétrons restantes:
elétrons, que se distribuem como pares isolados nos átomos mais eletronegativos (os três Cl). - Cada Cl recebe
pares solitários (6 elétrons) para completar o octeto: elétrons — perfeito, sobra zero elétrons.
-
Resultado: estrutura com C ligado por quatro ligações simples a
e a três ; o não tem pares isolados; cada tem três pares isolados.
Observação sobre cargas formais: todas as átomos ficam com cargas formais próximas de zero (estrutura razoável e estável).
Passo 3
Determinar o arranjo eletrônico ao redor do átomo central (tipo de domínios eletrônicos).
-
Definição prática: um “domínio eletrônico” é cada ligação simples, ligação múltipla ou par isolado ao redor do átomo central; cada domínio ocupa espaço e determina a geometria segundo a regra de repulsão (VSEPR).
-
No caso de
, ao redor de existem: - quatro ligações simples (a
e às três ); - zero pares isolados no
.
- quatro ligações simples (a
-
Portanto há
domínios eletrônicos ao redor de . -
Arranjo eletrônico resultante para 4 domínios:
. - Ângulo aproximado entre domínios:
.
- Ângulo aproximado entre domínios:
Passo 4
Determinar a geometria molecular (forma dos átomos) a partir do arranjo eletrônico.
- Quando não há pares isolados no átomo central, a geometria molecular coincide com o arranjo eletrônico.
- Logo a geometria molecular de
é também — o carbono no centro e os quatro átomos H/Cl nos vértices de um tetraedro.
Passo 5
Decidir se a molécula é polar ou apolar — explicando o conceito e aplicando ao caso.
- Conceito de polaridade molecular (em palavras simples):
- Uma ligação entre dois átomos pode ser polar se houver diferença de eletronegatividade; isso cria um dipolo (uma setinha do polo positivo para o negativo).
- A molécula como um todo é polar se a soma vetorial de todos os dipolos das ligações não se cancelar.
- Eletronegatividades (valores de referência, escala de Pauling):
-
, -
, -
.
-
- Polaridade das ligações na molécula:
- Para
: diferença → ligação moderadamente polar, com tendo carga parcial negativa ( ) e parcial positiva ( ). - Para
: diferença → ligação pouco polar; muitas vezes tratada como praticamente apolar, mas ligeiramente polar com um pouco negativo.
- Para
- Geometria + dipolos:
- Em um tetraedro perfeito com quatro ligantes idênticos os dipolos se cancelam (ex.:
é apolar). - Em
há três dipolos de mesma magnitude apontando para três vértices e um dipolo (muito menor) no quarto vértice. - Esses três dipolos
não se cancelam completamente entre si porque faltou um quarto simétrico; a presença do quebra a simetria. - Resultado: soma vetorial dos dipolos ≠
; a molécula apresenta um momento dipolar resultante apontando na direção aproximada das três ligações .
- Em um tetraedro perfeito com quatro ligantes idênticos os dipolos se cancelam (ex.:
- Conclusão:
é uma molécula polar. (Para referência experimental: momento dipolar de , mostrando polaridade significativa.)
Passo 6
Comparações rápidas para fixar o conceito (exemplos simples — ajuda na prova):
-
: quatro ligações idênticas → tetraédrica e apolar (dipolos se cancelam). -
: quatro idênticas e tetraédrica → apolar (os quatro dipolos iguais se cancelam). -
: três e uma → tetráédrica, mas não simétrica entre ligantes → polar (mesma ideia que em , só que com um Cl em vez de três).
Esses exemplos mostram: não basta olhar para se as ligações são polares; é preciso ver a geometria e a simetria para saber se os dipolos se cancelam.
Passo 7
Dicas práticas para a prova (resumo de passos que você pode aplicar rápido):
- Faça a estrutura de Lewis e conte os domínios no átomo central.
- Use a tabela rápida: 2 domínios → linear; 3 → trigonal plana; 4 → tetraédrico; 5 → bipirâmide trigonal; 6 → octaédrico.
- Verifique pares isolados no átomo central (alteram a geometria molecular).
- Compare eletronegatividades para saber a direção dos dipolos de cada ligação.
- Pense em vetores: se a molécula tem simetria que faz os vetores cancelar, é apolar; caso contrário, polar.
Se ficar nervoso, execute esses passos em pequena lista — fica fácil e rápido.
Resposta
Arranjo eletrônico:
Geometria molecular:
Caráter: polar (momento dipolar resultante não nulo, )
Geometria molecular:
Caráter: polar (momento dipolar resultante não nulo,