Escreva uma fórmula tridimensional para cada uma das seguintes moléculas, utilizando o formalismo de cunha cheia e cunha tracejada. Indique os elétrons desemparelhados dos átomos correspondentes (exceto He C ). Se a molécula tiver um momento de dipolo resultante, indique seu sentido com uma seta. Se a molécula não tiver um momento de dipolo resultante, você deve indicar esse fato. (Ignore a pequena polaridade das ligações C-H ao resolver esse e outros problemas semelhantes.)
Passo 1
O enunciado pede para desenhar uma fórmula tridimensional de
usando o formalismo de cunha cheia (solid wedge) e cunha tracejada (dashed wedge), indicar elétrons desemparelhados dos átomos (se houver), e indicar o sentido do momento dipolar resultante ou afirmar que não há momento dipolar. Informações dadas e coisas claras a partir do enunciado:
- Molécula:
. - Deve-se usar representação 3D (cunha cheia / cunha tracejada / ligações no plano).
- Deve-se indicar elétrons desemparelhados (se existirem).
- Deve-se dizer se existe momento dipolar resultante; se sim, indicar seu sentido com uma seta; se não, dizer que não há momento dipolar.
A partir daí, vamos construir a estrutura passo a passo.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência e estrutura de Lewis (para saber onde ficam pares e ligantes).
- Valência de cada átomo:
tem elétrons, tem , cada tem . - Soma total de elétrons de valência:
- Em pares:
elétrons = pares de elétrons. - Ligações simples que formam a molécula:
formará quatro ligações (uma com e três com ), ou seja, usamos pares para as quatro ligações. Restam pares para distribuir como pares não ligantes. - Cada
precisa ter três pares não ligantes (cada fica com 3 pares = pares). Isso usa exatamente os pares restantes.
Conclusão da Lewis:não tem pares isolados; cada tem três pares não ligantes; não tem pares isolados. Não sobra nenhum elétron desemparelhado em nenhum átomo — ou seja, não há elétrons não pareados.
Passo 3
Geometria eletrônica e geometria molecular (por que usar tetraédrica).
- O carbono central tem quatro regiões de densidade eletrônica (quatro ligações simples). Quatro regiões ao redor de um átomo sem pares isolados se acomodam em uma geometria
tetraédrica para minimizar repulsões. - O ângulo ideal é aproximadamente
. - Portanto a geometria molecular é tetraédrica: um vértice será ocupado por
e os outros três vértices por .
Passo 4
Como desenhar em cunha cheia / cunha tracejada (escolha prática e explícita para a prova).
Vou descrever uma disposição padrão fácil de desenhar à mão:
Vou descrever uma disposição padrão fácil de desenhar à mão:
- Coloque o átomo de
no centro. - Desenhe duas ligações no plano da folha (linhas normais): uma ligação para a esquerda conectando ao
e uma ligação para a direita conectando a um dos . Essas duas ficam no plano. - Desenhe uma ligação saindo da folha (cunha cheia) para um segundo
— essa ligação aparece como um triângulo sólido apontando para o (portanto esse está vindo em nossa direção). - Desenhe uma ligação indo para trás da folha (cunha tracejada) para o terceiro
— aparece como linhas tracejadas convergindo no (esse está para trás). - Em termos de rótulos (tente desenhar assim na folha da prova):
- À esquerda (linha no plano):
. - À direita (linha no plano):
. - Cunha cheia (para cima/fora da folha):
. - Cunha tracejada (para baixo/para trás da folha):
.
- À esquerda (linha no plano):
- Indicação dos pares não ligantes: cada
tem três pares isolados (cada par é representado como dois pontos ao redor do símbolo ). Você pode desenhar os três pares ao redor de cada (em geral são colocados na sua volta como três pares de pontos). - Elétrons desemparelhados: conforme a contagem de elétrons, não há elétrons desemparelhados em
, ou . Então não marque elétrons isolados (radicais). - Resumindo a convenção de desenho para a prova (modelo prático):
-
— linha reta no plano — — linha reta no plano — - uma
com cunha cheia saindo do (vindo para você) - uma
com cunha tracejada saindo do (indo para trás) - cada
acompanhada de três pares de elétrons (••) ao seu redor
-
Passo 5
Análise do momento dipolar (direção e motivo).
- Polaridades das ligações:
é bastante polar com polo negativo no ; é praticamente não polar (enunciado pede para ignorar a pequena polaridade de ). - Vetorialmente: as três ligações
têm vetores de dipolo (apontando do carbono para cada flúor). Essas três vetores não se cancelam com a presença de apenas um no quarto vértice; a soma vetorial das três aponta para o lado onde estão as três (isto é, para o centro da face triangular formada pelas três ). - Assim, existe um momento dipolar resultante diferente de zero. O sentido do vetor dipolo total
é do lado do (mais positivo) em direção ao conjunto das (mais negativo). Em palavras curtas: a seta aponta da posição do para a face formada pelas três . - Em notação simbólica:
aponta em direção às .
Passo 6
Comentário final didático e dicas para a prova (rápido e prático).
- Para fazer isso rápido na prova: desenhe o
central, coloque e uma no plano, desenhe uma com cunha cheia e outra com cunha tracejada, acrescente três pares de pontos em cada , escreva “sem elétrons desemparelhados” e desenhe uma seta do apontando para o agrupamento das (ou escreva “ → direção das F”).
Resposta
Desenho: carbono central com quatro ligações em geometria tetraédrica —
em linha no plano, uma
em linha no plano, uma
em cunha cheia (saindo da folha) e uma
em cunha tracejada (indo para trás); cada
com três pares não ligantes. Elétrons desemparelhados: nenhum (não há radicais). Momento dipolar: existe;
aponta do lado do
em direção ao conjunto das três
(seta apontando para as
).