Escreva a estrutura de Lewis das seguintes espécies e dê o nome do arranjo eletrônico e o nome da geometria molecular para cada uma
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para a espécie
:
- Fazer a estrutura de Lewis (mostrar como os elétrons estão distribuídos em ligações e pares isolados).
- Dar o nome do arranjo eletrônico (geometria dos pares eletrônicos) e o nome da geometria molecular (disposição dos átomos).
Informações dadas (apenas a fórmula da espécie):
- Espécie:
.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência (etapa fundamental para montar a estrutura de Lewis).
- Cloro tem
elétrons de valência. - Cada flúor tem
elétrons de valência; são flúor: . - Soma sem carga:
. - A carga positiva
significa que faltou 1 elétron: subtrai-se .
Portanto o total de elétrons de valência disponíveis é
Isso equivale a
pares de elétrons.
Passo 3
Montagem inicial (ligando átomos e preenchendo octetos dos ligantes).
- Coloca-se o átomo menos eletronegativo como central: aqui é o cloro (
); os quatro ficam ao redor. - Liga-se cada
ao por uma ligação simples. Essas 4 ligações consomem
- Para que cada
complete seu octeto, cada flúor precisa de mais elétrons (três pares), totalizando para os 4 flúor:
- Já usados:
elétrons. Como tínhado tínhamos elétrons, sobram
ou seja,
par de elétrons que ficará no átomo central (
).
Passo 4
Construção final da estrutura de Lewis e verificação dos octetos.
- Resultado:
ligado por quatro ligações simples a quatro ; cada tem três pares isolados; tem um par isolado. - Verificação de octeto:
- Cada
tem ligação (2 e-) + elétrons em pares isolados = elétrons — octeto satisfeito. -
tem ligações (8 elétrons compartilhados) + par isolado (2 elétrons) ao seu redor contando para sua contagem local = teoricamente elétrons (hipervalência — permitido para halogênios centrais, já que elementos do terceiro período podem expandir o octeto). A distribuição resulta em carga formal sobre Cl igual a (ver cálculo abaixo), compatível com a carga do íon.
- Cada
- Cálculo rápido da carga formal no
: - Número de elétrons de valência do
isolado: . - Elétrons atribuídos na estrutura (pares não compartilhados + metade dos elétrons de ligação):
(par isolado) (metade das 4 ligações) . - Carga formal:
. Isso confirma que o cátion positivo localiza-se no , consistente com a fórmula .
- Número de elétrons de valência do
Passo 5
Determinar o arranjo eletrônico (VSEPR) a partir do número de “domínios” eletrônicos.
- Domínios ao redor do
: cada ligação simples conta como 1 domínio e cada par isolado conta como 1 domínio. - Aqui há
domínios de ligação + par isolado domínios eletrônicos. - A disposição que minimiza repulsões para
domínios é a geometria de uma \emph{bipirâmide trigonal} (em inglês: trigonal bipyramidal).
Portanto o arranjo eletrônico (geometria dos pares eletrônicos) é(ou ).
Passo 6
Determinar a geometria molecular (posição real dos átomos observáveis).
- Em uma bipirâmide trigonal com um par isolado (situação
), o par isolado prefere ocupar uma posição equatorial porque lá tem menos repulsão (tem apenas duas interações de com átomos, em vez de três se estivesse axial). - Com o par isolado em posição equatorial, os quatro átomos de flúor ocupam as duas posições axiais e as duas posições equatoriais restantes formando uma figura chamada “seesaw” em inglês.
- O nome usual em português para
é geometria molecular “serra” ou mais formalmente “bipirâmide trigonal distorcida (seesaw)”. Em terminologia padrão VSEPR: (às vezes traduzido como “serra” ou “balancim”). - Portanto, a geometria molecular (dos átomos) é
/ “bipirâmide trigonal distorcida”.
Passo 7
Resumo da estrutura de Lewis (descrição clara para desenhar na prova).
- Desenhe
no centro. - Ligue quatro
ao por ligações simples. - Coloque três pares isolados em cada
. - Coloque um par isolado no
. - Indique formalmente carga
sobre o (ou sobre toda a espécie).
Esse desenho corresponde exatamente à distribuição contada nos passos anteriores.
Resposta
Arranjo eletrônico:
Geometria molecular: (bipirâmide trigonal distorcida)
Geometria molecular: