- Para cada composto elencado abaixo, prediga o arranjo eletrônico, a geometria molecular e se seu caráter é polar ou apolar:
f) ClCN (o carbono é o átomo central)
Passo 1
O enunciado pede, para a substância
com o átomo de carbono como átomo central:
- prever o arranjo eletrônico (número e tipo de domínios eletrônicos ao redor do carbono);
- prever a geometria molecular (disposição dos átomos, ângulos);
- dizer se a molécula é polar ou apolar.
Informações dadas:
- composto:
(cloro, carbono central, nitrogênio). - não há outras informações fornecidas (pressão, temperatura etc.). Vou trabalhar com a estrutura de Lewis e regras padrão de VSEPR.
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência (passo essencial para a estrutura de Lewis).
-
tem elétrons de valência. -
tem elétrons de valência. -
tem elétrons de valência.
Total de elétrons de valência:
Isso significa que, ao desenharmos a estrutura de Lewis, devemos distribuir
elétrons (contando ligações como pares compartilhados).
Passo 3
Montagem da estrutura de Lewis passo a passo (como proceder na prova):
- Esqueleto: como o enunciado diz que o carbono é central, o esqueleto é
. - Colocar ligações simples iniciais: cada ligação simples usa
elétrons. Com duas ligações simples iniciais usamos elétrons. - Distribuir os elétrons restantes como pares isolados para completar octetos preferencialmente:
- Uma estrutura que satisfaz octetos e formalmente é plausível é
, ou seja, ligação simples e ligação tripla .
- Uma estrutura que satisfaz octetos e formalmente é plausível é
- Verificação dos elétrons usados nessa estrutura:
- ligações:
(2 elétrons) e (6 elétrons) → total usado em ligações elétrons; - pares isolados:
tem 3 pares isolados = elétrons; tem 1 par isolado = elétrons; total em pares isolados elétrons; - soma
, que é o total disponível — conta bate.
- ligações:
- Checar octeto:
-
: 3 pares isolados + 1 ligação = 8 elétrons ao redor → octeto satisfeito. -
: participa de 4 ligações (1 simples + 1 tripla = 4 pares de elétrons compartilhados) → 8 elétrons efetivos → octeto satisfeito. -
: 1 par isolado + 3 pares compartilhados (tripla) → 8 elétrons → octeto satisfeito.
-
Portanto a estrutura de Lewis mais adequada é
com três pares isolados em
e um par isolado em
.
Passo 4
Cálculo das cargas formais (para confirmação de plausibilidade).
Fórmula usada (sempre mostre em prova): para um átomo,
Fórmula usada (sempre mostre em prova): para um átomo,
Aplicando a cada átomo:
-
: valência ; não-ligantes ; ligantes (par com C) . -
: valência ; não-ligantes ; ligantes (4 ligações). -
: valência ; não-ligantes ; ligantes (tripla).
Todas as cargas formais são
, o que reforça que a estrutura é correta e estável.
Passo 5
Determinar o arranjo eletrônico (domínios eletrônicos) ao redor do átomo central e a geometria molecular (VSEPR), com explicação didática:
- Contar domínios eletrônicos ao redor do carbono: cada ligação simples ou múltipla conta como UM domínio. O carbono tem duas ligações (uma para
e uma para — mesmo que a segunda seja tripla, continua sendo um único domínio). - Logo número de domínios
. Regra VSEPR básica: dois domínios ficam o mais afastados possível → arranjo eletrônico é linear. - Se não há pares isolados de elétrons no átomo central (aqui não há), a geometria molecular coincide com o arranjo eletrônico.
Portanto: - arranjo eletrônico (domínios ao redor do C): linear;
- geometria molecular (posicionamento dos átomos): linear;
- ângulo de ligação ideal entre os dois ramos:
.
Explicação curta para a prova: “dois domínios → linear (180°). Ligações múltiplas contam como um domínio.”
Passo 6
Determinar a polaridade da molécula (passo a passo e intuitivo):
- Polaridade de uma ligação depende da diferença de eletronegatividade. Valores aproximados de Pauling usados aqui (muito comum em prova):
-
, -
, -
.
-
- Diferenças de eletronegatividade relativas ao carbono:
Ambas as ligações são polarizadas em direção ao átomo mais eletronegativo (para
a densidade fica mais para
; para
fica mais para
).
3. Como a molécula é linear, as duas dipolos de ligação estão em linha e em sentidos opostos (um aponta de C para Cl, outro de C para N). Se as duas extremidades fossem idênticas, os dipolos se cancelariam exatamente; aqui são diferentes em magnitude.
4. Comparando magnitudes, . Assim o dipolo para o lado
é ligeiramente maior, então existe um dipolo resultante não-nulo apontando em direção a
.
Conclusão: a molécula é polar — tem um momento dipolar resultante apontando do carbono para o cloro (extremidade ).
3. Como a molécula é linear, as duas dipolos de ligação estão em linha e em sentidos opostos (um aponta de C para Cl, outro de C para N). Se as duas extremidades fossem idênticas, os dipolos se cancelariam exatamente; aqui são diferentes em magnitude.
4. Comparando magnitudes,
Conclusão: a molécula é polar — tem um momento dipolar resultante apontando do carbono para o cloro (extremidade
Passo 7
Resumo interpretativo (como justificar rápido na prova):
- desenho de Lewis que mostra
com octetos completos e cargas formais zero; - dois domínios ao redor do carbono → geometria linear, ângulo
; - ligações com polaridade em sentidos opostos, mas de magnitudes diferentes → não há cancelamento completo → molécula polar (dipolo resultante apontando para
).
Força motivacional curta: bom trabalho até aqui — você montou a Lewis, checou cargas e aplicou VSEPR passo a passo, que é exatamente o procedimento que funciona em provas.
Resposta
Arranjo eletrônico: linear (dois domínios eletrônicos ao redor do carbono).
Geometria molecular: linear, ângulo .
Polaridade: polar — dipolo resultante apontando para .
Geometria molecular: linear, ângulo
Polaridade: polar — dipolo resultante apontando para