Diga qual a geometria molecular esperada para cada uma das moléculas abaixo:
NH3
NH3
Passo 1
O que o enunciado pede e quais informações temos:
- Pede: identificar a geometria molecular esperada para a molécula
. - Informação implícita: fórmula da molécula
(um átomo de nitrogênio e três de hidrogênio).
Nada mais está dado; vamos deduzir a estrutura a partir da química básica (elétrons de valência, pares de ligação e pares isolados).
Passo 2
Contar elétrons de valência (passo fundamental para montar a estrutura de Lewis):
- Nitrogênio (
) tem elétrons de valência. - Cada hidrogênio (
) tem elétron de valência, e há hidrogênios.
Somando:
Isso significa que, na estrutura de Lewis, teremos
elétrons (ou
pares de elétrons) para distribuir entre ligações e pares isolados.
Passo 3
Montar a estrutura de Lewis (explicando passo a passo):
- Coloca-se o átomo menos eletronegativo no centro: aqui é o
, com os três ligados a ele. - Cada ligação
usa um par de elétrons (um par compartilhado = ligação simples). - Três ligações simples consomem
pares de elétrons (ou elétrons). - Dos
pares totais, sobrará par que não participa em ligação — esse é um par isolado (lone pair) no nitrogênio.
Em palavras: a estrutura de Lewis tem o nitrogênio ligado a três hidrogênios por ligações simples e com um par isolado de elétrons em
.
Passo 4
Determinar o número de domínios eletrônicos (steric number) e aplicar VSEPR:
- Definição útil: o número de domínios eletrônicos ao redor do átomo central é a soma de ligações sigma (cada ligação simples conta como 1) mais pares isolados.
- Aqui: têm-se
ligações sigma ( domínios de ligação) e par isolado ( domínio), então o número de domínios é
- Regra VSEPR (explicada de forma simples): domínios eletrônicos se repelem e se posicionam para minimizar repulsão; o arranjo que acomoda
domínios é uma geometria eletrônica tetraédrica (os quatro domínios apontam para os vértices de um tetraedro).
Observação clara: a “geometria eletrônica” (ou arranjo dos domínios) é tetraédrica, mas a “geometria molecular” leva em conta somente posições dos átomos (ou seja, ignora o par isolado quando descrevemos a forma dos átomos).
Passo 5
Determinar a geometria molecular e o ângulo de ligação esperado:
- Como há
átomos ligados e par isolado, a geometria molecular (a forma que os átomos ocupam) é chamada de “trigonal piramidal” (ou “piramidal trigonal”): os três formam a base triangular e o fica acima da base com o par isolado ocupando um vértice eletrônico. - Ângulo de ligação: o tetraedro ideal tem ângulos de
. Porém, pares isolados ocupam mais espaço do que pares de ligação, empurrando os ângulos para um valor menor. No caso real de , o ângulo aproximado experimental é cerca de
- Hibridização (dica rápida para prova): o átomo central tem
domínios, compatível com hibridização . Isso ajuda a justificar por que a geometria eletrônica é tetraédrica.
Passo 6
Resumo prático (o que fazer na prova — passo a passo rápido):
- Contar elétrons de valência totais. (Aqui:
.) - Montar a estrutura de Lewis: ligar o central aos substituintes e colocar pares isolados restantes.
- Calcular domínios eletrônicos = ligações sigma + pares isolados.
- Usar VSEPR: associar o arranjo eletrônico ao número de domínios (por ex.
→ tetraédrico). - Determinar a geometria molecular observando apenas posições dos átomos (subtrair pares isolados):
domínios com par isolado → trigonal piramidal. - Estimar ângulo: próximo de
mas reduzido por pares isolados (no caso de , ).
Comparações rápidas para fixar:
-
: 4 ligações, 0 pares isolados → geometria tetraédrica, ângulo . -
: 2 ligações, 2 pares isolados → geometria molecular angular (dobrada), ângulo .
Passo 7
Um incentivo final: você já tem uma “receita” para qualquer molécula simples — conta elétrons, desenha Lewis, conta domínios, aplica VSEPR. Repete isso algumas vezes com
,
,
e pega o jeitão rapidinho. Vai dar certo!
Resposta
Trigonal piramidal (piramidal trigonal); ângulo de ligação aproximadamente
.