- Determine a geometria da molécula PC13.
Passo 1
O enunciado pede: determinar a geometria da molécula indicada como “PC13”. Vou interpretar isso como a molécula
(tricloreto de fósforo), ou seja, um átomo central de fósforo ligado a três átomos de cloro. Informações dadas (ou inferidas do enunciado):
- Fórmula considerada:
. - Átomo central:
. - Átomos ligados: três
.
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência (passo básico e crucial).
- Fósforo (
) tem elétrons de valência. - Cloro (
) tem elétrons de valência cada.
Logo o total de elétrons de valência é
Explicação curta: somam-se os elétrons de valência de todos os átomos porque é disso que dispomos para fazer ligações e pares isolados na estrutura de Lewis.
Passo 3
Montagem da estrutura de Lewis (esqueleto e distribuição de pares).
- Coloca-se
como átomo central e liga-se os três a ele com ligações simples. Cada ligação simples consome elétrons, então as três ligações usam
- Restaram
para distribuir como pares isolados.
3. Para completar o octeto de cada , coloca-se
pares isolados (
elétrons) em cada cloro: isso consome
3. Para completar o octeto de cada
- Sobram
ou seja, um par isolado, que será colocado no átomo de
.
Resultado: estrutura de Lewis com três ligações
e um par isolado em
. Verificação rápida de cargas formais: para cada
,
e para
,
onde em
contei
elétrons não-ligantes (o par isolado) e
elétrons vindos das três ligações (metade dos 6 elétrons das ligações). Todas cargas formais ficam nulas — boa indicação de estrutura razoável.
Passo 4
Aplicando VSEPR (regra para prever geometria).
- Definição curta e útil: VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) diz que os pares de elétrons na camada de valência (pares ligados e pares isolados) se orientam para minimizar repulsão entre si — isso determina a geometria dos domínios eletrônicos.
- Contagem de domínios eletrônicos no átomo central
: -
domínios de ligação (três ligações simples ), -
domínio correspondente ao par isolado em . - Total de domínios eletrônicos
.
-
- Para
domínios eletrônicos, a geometria dos domínios eletrônicos é (os quatro domínios ocupam os vértices de um tetraedro ideal).
Passo 5
Determinar a geometria molecular (forma observável pelos átomos).
- Diferença importante: “geometria eletrônica” (disposição de todos os domínios eletrônicos) pode diferir da “geometria molecular” (disposição apenas dos átomos).
- Aqui temos 4 domínios eletrônicos com 3 ligantes e 1 par isolado. A geometria molecular resultante, quando há um par isolado em um tetraedro com três ligantes, é chamada de
(às vezes dito “piramidal”). - Intuição visual: imagine um triângulo de três cloros formando a base e o fósforo saindo acima desse plano como vértice — isso é uma pirâmide triangular.
Passo 6
Efeito do par isolado nos ângulos de ligação e observação experimental.
- Pares isolados ocupam mais espaço que pares ligantes, porque estão mais localizados ao redor do átomo central e exercem maior repulsão sobre pares ligação–par ligação.
- Assim, os ângulos
ficam ligeiramente menores que o ângulo tetraédrico ideal . - Para
o ângulo de ligação experimental típico fica na faixa de aproximadamente (ou seja, claramente menor que ) — isso é compatível com a presença de um par isolado em .
Passo 7
Resumo final didático (como resolver no exame, passo a passo):
- Contar elétrons de valência totais.
- Montar esqueleto com ligações simples.
- Distribuir pares isolados para completar octetos dos halogênios primeiro, sobrando pares para o átomo central.
- Contar domínios eletrônicos no átomo central (ligações simples, múltiplas contam como um domínio cada; pares isolados contam também).
- Usar tabela VSEPR: 2 domínios → linear; 3 → trigonal plana; 4 → tetraédrica; etc.
- Converter geometria eletrônica em geometria molecular retirando-se os pares isolados do “esqueleto” visível (por exemplo, tetraédrica com 1 par isolado → piramidal trigonal).
- Concluir e, se necessário, estimar os ângulos de ligação (pares isolados comprimem ângulos).
Vai dar certo — respira e faz esses passos sempre que aparecer uma molécula parecida. Boa sorte!
Resposta
Geometria eletrônica:
\nGeometria molecular:
(um par isolado no
)\nÂngulo de ligação
: aproximadamente
(menor que
).