Descreva os ângulos de ligação encontrados no arranjo molecular octaédrica. Quantos domínios de elétrons esse arranjo possui.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas sobre o arranjo molecular octaédrico:
- Descrever os ângulos de ligação encontrados nesse arranjo.
- Dizer quantos domínios de elétrons esse arranjo possui.
Informações/condições fornecidas implicitamente pelo enunciado:
- A geometria a analisar é a “octaédrica” (arranjo ideal).
- Em um arranjo octaédrico há seis posições simetricamente distribuídas ao redor do átomo central (seis ligantes ou seis regiões de densidade eletrônica).
Passo 2
O que é “domínio de elétrons” e como contar:
- Um domínio de elétrons (ou região de densidade eletrônica) é qualquer região ao redor do átomo central onde há maior densidade eletrônica que causa repulsão: pares de ligação (single, dupla ou tripla contam como um domínio) ou pares isolados (lone pairs) também contam cada um como um domínio.
- O número total de domínios é o chamado número estérico (steric number). Para contar: somar cada ligação (cada ligação simples/ligação múltipla =
) e cada par isolado = . - No arranjo octaédrico ideal o número estérico é
, porque existem seis regiões/domingos igualmente espaçadas.
Passo 3
Por que seis domínios produzem a forma octaédrica (intuição qualitativa):
- As regiões eletrônicas se repelem e se posicionam de forma a minimizar repulsões. Com seis regiões equivalentes ao redor de um átomo central, a disposição de menor energia coloca-as nos vértices de um octaedro regular, isto é, em direções mutuamente equivalentes ao longo dos eixos
, e : posições , , em coordenadas cartesianas unitárias.
Passo 4
Cálculo/justificativa geométrica dos ângulos usando vetores (explicação didática):
- Tome dois vetores unitários representando duas ligações vizinhas, por exemplo
e . - A fórmula do produto escalar relaciona o produto escalar ao cosseno do ângulo:
- Para
e temos e . Assim
- Para vetores opostos, por exemplo
e , tem-se . Então
- Conclusão: na disposição octaédrica os ângulos entre ligações adjacentes (não-opostas) são
e entre uma ligação e sua oposta são . Não aparecem ângulos de nesta geometria.
Passo 5
Exemplos e observações úteis para prova (maneira prática de pensar):
- Exemplo típico: em
o enxofre tem seis ligações S–F; geometria molecular é octaédrica e todos os ângulos ligação S–F–S entre ligantes adjacentes são ; ligantes opostos estão a . - Importante distinguir “geometria dos domínios de elétrons” (a disposição das regiões de densidade: aqui octaédrica com
domínios) da “geometria molecular” (a posição dos átomos ligantes). Se alguns dos seis domínios forem pares isolados, a geometria dos domínios continua octaédrica, mas a geometria molecular muda (por exemplo, ligações + pares isolados → geometria molecular quadrada plana). - Dica rápida para a prova: quando vir “octaédrico”, imediatamente associe número estérico
e ângulos e .
Passo 6
Resumo didático final (para decorar e usar em uma questão rápida):
- Arranjo octaédrico → seis domínios de elétrons igualmente espaçados.
- Ângulos de ligação presentes:
entre ligações adjacentes e entre ligações opostas (trans).