Escreva a estrutura de Lewis; (b) dê as fórmulas VSEPR, (c) os arranjos de elétrons e (c) as formas geométricas de cada molécula abaixo.
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(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
Passo 1
O enunciado pede, para cada uma das moléculas/íons listados, que eu forneça: (a) a estrutura de Lewis; (b) a fórmula VSEPR (no estilo
); (c) o arranjo de elétrons (electron-domain geometry); e (d) a forma molecular (molecular geometry). Os compostos pedidos são:
,
,
,
e
.
Aqui estão as informações dadas que vou usar: os números de elétrons de valência usuais para átomos (H: ; C:
; P:
; O:
; F, Cl, Br, I:
); e a carga do íon
(uma carga negativa extra). Não há figuras adicionais. A resolução seguirá calculando elétrons de valência, montando a estrutura de Lewis, determinando domínios eletrônicos (pares ligantes e pares solitários), usando a notação
e identificando geometria eletrônica e geométrica.
Aqui estão as informações dadas que vou usar: os números de elétrons de valência usuais para átomos (H:
Passo 2
Antes de desenhar cada estrutura: pequena aula prática sobre método (bem mastigada).
- Contagem de elétrons de valência: some os elétrons de valência de cada átomo e some/subtraia elétrons se houver carga (para íon negativo, some elétrons; para íon positivo, subtraia).
- Construção da estrutura de Lewis (passos):
- Coloque o átomo central (geralmente o menos eletronegativo, exceto H).
- Conecte átomos por ligações simples (cada ligação usa 2 elétrons).
- Distribua os elétrons restantes como pares não-ligantes (lone pairs) primeiro nos átomos externos para completar seus octetos (ou duetos para H), depois no átomo central.
- Se necessário para completar octetos, converta pares isolados em ligações duplas/triplas; para elementos do período 3 ou maior (P, S, Cl, Br, I) é permitido expandir o octeto.
- Cálculo de carga formal (opcional para verificar): usar fórmula
onde
é o número de elétrons de valência livres do átomo.
4. VSEPR e notação :
4. VSEPR e notação
-
= átomo central; = número de átomos ligados (pares ligantes); = número de pares não-ligantes no átomo central. - Contar “domínios eletrônicos” =
. - Tabela rápida de geometria eletrônica (domínios
geometria eletrônica): - A geometria molecular (forma) depende de quantos dos domínios são pares isolados; por exemplo, para 5 domínios:
é linear, é em “T” (T-shaped), é bipiramidal com um par isolante etc.
- Regra prática sobre pares isolantes: eles ocupam posições que minimizam repulsão (em geometria trigonal bipiramidal pares preferem posições equatoriais).
Agora aplico isso passo a passo a cada composto.
Passo 3
- Contagem de elétrons de valência:
Soma total: - Escolha do átomo central: entre
, , , o menos eletronegativo é , então será central. Esqueleto proposto: . - Colocando ligações simples: duas ligações simples usam
elétrons. Restam elétrons para pares não-ligantes. - Completar os octetos dos átomos externos primeiro:
-
recebe 3 pares (6 elétrons). -
recebe 3 pares (6 elétrons).
Isso usaelétrons; restam elétrons.
-
- Os 6 elétrons restantes viram 3 pares no átomo central
. Resultado: tem 2 ligações + 3 pares não-ligantes (total de 5 pares ao redor de , ou 10 elétrons, expandindo o octeto — permitido para iodo). - Estrutura de Lewis final (descrição): ligação linear Br—I—F, com 3 pares não-ligantes em cada
e , e 3 pares não-ligantes no . A carga negativa reside formalmente em (carga formal ). - Verificação formal de cargas (curta): para
, , não-ligantes , elétrons em ligações atribuídos carga formal . e ficam neutros.
Passo 4
- No átomo central
: número de pares ligantes (Br e F), número de pares não-ligantes .
Portanto a notaçãoé - Domínios eletrônicos
geometria eletrônica = trigonal bipiramidal. - Para
(três pares isolantes), os três pares ocupam as posições equatoriais e os dois átomos ligados ficam em posições axiais opostas — isso dá uma geometria molecular linear. - Conclusão: arranjo de elétrons = trigonal bipiramidal; forma molecular = linear; ângulo de ligação entre Br e F =
.
Passo 5
- Contagem de elétrons de valência:
- Estrutura inicial: átomo central
ligado a quatro por quatro ligações simples. Cada ligação usa 2 elétrons, total elétrons — todos usados. - Não sobram pares não-ligantes para nenhum átomo (H tem duetos formados pelas ligações; C tem 4 ligações e nenhum par isolante).
- Estrutura de Lewis:
com quatro ligações single formando um tetraedro.
Passo 6
- No átomo central
: pares ligantes e pares não-ligantes notação - Domínios eletrônicos
geometria eletrônica = tetraédrica. - Como não há pares isolantes, a geometria molecular também é tetraédrica, com ângulos de ligação
.
Passo 7
- Contagem de elétrons de valência:
- Escolha do átomo central: oxigênio é menos eletronegativo que cloro? Na prática em
o átomo central é ligado a dois (estrutura conhecida: ). - Colocando ligações simples: duas ligações usam
elétrons; sobrando elétrons. - Completar octetos dos átomos externos (
): cada recebe 3 pares (6 elétrons), total usados; sobram elétrons. - Colocar os 4 elétrons restantes como dois pares não-ligantes no
. Assim tem 2 ligações + 2 pares não-ligantes (octeto completo). - Estrutura de Lewis:
, com cada tendo 3 pares não-ligantes e com 2 pares não-ligantes. Cargas formais todas zero.
Passo 8
- No átomo central
: pares ligantes , pares não-ligantes .
Notação: - Domínios eletrônicos
geometria eletrônica = tetraédrica. - Com dois pares isolantes, a geometria molecular é “angular” (bent). O ângulo de ligação será menor que o tetraédrico ideal (
) devido à repulsão adicional dos pares não-ligantes (para comparação, em é ).
Passo 9
- Contagem de elétrons de valência:
- Átomo central:
(menos eletronegativo que ). Esqueleto: com mais uma ligada (três ligações). - Colocando 3 ligações simples: usam
elétrons; restam elétrons. - Completar octetos dos
: cada recebe 3 pares (6 elétrons), total elétrons; restam elétrons. - Os 4 elétrons restantes formam 2 pares não-ligantes no átomo central
. - Estrutura de Lewis:
com três ligações a e dois pares não-ligantes. Todas as cargas formais zero.
Passo 10
- No átomo central
: pares ligantes , pares não-ligantes .
Notação: - Domínios eletrônicos
geometria eletrônica = trigonal bipiramidal. - Em
os dois pares isolantes ocupam posições equatoriais (onde a repulsão é menor), deixando os três átomos com uma disposição que resulta na forma molecular denominada “T-shaped” (em forma de T). Ângulos entre ligações aproximadamente e conforme posições axial/equatorial.
Passo 11
- Contagem de elétrons de valência:
- Átomo central:
(menos eletronegativo que os halogênios). Esqueleto: todos ligados ao P (5 ligações). - Colocando 5 ligações simples: usam
elétrons; restam elétrons. - Distribuir pares nos átomos externos: são 5 átomos halogênios, cada um precisa de 3 pares (6 elétrons), total
elétrons — usam exatamente os 30 restantes. - Não sobram pares para o
: pares não-ligantes no central. Estrutura de Lewis: com 5 ligações simples (aqui expande o octeto, permitido no período 3). - Verificação de cargas formais: todos zero (P com 5 ligações,
, não-ligantes 0, elétrons de ligação/2 =5 carga 0).
Passo 12
- No átomo central
: pares ligantes , pares não-ligantes .
Notação: - Domínios eletrônicos
geometria eletrônica = trigonal bipiramidal. - Sem pares isolantes, a geometria molecular é também trigonal bipiramidal. Observação: como os ligantes não são idênticos (
vs ), na prática há preferências por posições axiais/equatoriais para minimizar repulsões e efeitos estéricos, mas a forma básica é trigonal bipiramidal.
Resposta
(1) Estrutura de Lewis:
com três pares não-ligantes em
, três em
e três em
(carga formal
no
); VSEPR:
; arranjo de elétrons: trigonal bipiramidal; forma molecular: linear.
(2) Estrutura de Lewis: (quatro ligações simples a
, sem pares não-ligantes); VSEPR:
; arranjo de elétrons: tetraédrico; forma molecular: tetraédrica (
).
(3) Estrutura de Lewis: com cada
tendo três pares não-ligantes e
com dois pares não-ligantes; VSEPR:
; arranjo de elétrons: tetraédrico; forma molecular: angular (bent).
(4) Estrutura de Lewis: (três
ligados) com dois pares não-ligantes no
; VSEPR:
; arranjo de elétrons: trigonal bipiramidal; forma molecular: T-shaped (em T).
(5) Estrutura de Lewis: ligado a quatro
e um
(cinco ligações simples, sem pares não-ligantes no
); VSEPR:
; arranjo de elétrons: trigonal bipiramidal; forma molecular: trigonal bipiramidal.
(2) Estrutura de Lewis:
(3) Estrutura de Lewis:
(4) Estrutura de Lewis:
(5) Estrutura de Lewis: