Exemplifique compostos que satisfaçam a teoria de VSEPR para:
i) um átomo central e três ligantes e iii) um átomo central e cinco ligantes.
i) um átomo central e três ligantes e iii) um átomo central e cinco ligantes.
Passo 1
O que o enunciado pede: exemplificar compostos que satisfaçam a teoria de VSEPR para (i) um átomo central com três ligantes e (iii) um átomo central com cinco ligantes.
Informações dadas (implícitas no pedido): devo fornecer exemplos de moléculas reais onde o átomo central está ligado a exatamente três ligantes no caso (i) e a exatamente cinco ligantes no caso (iii). Não foi pedido apenas um exemplo por caso, então vou dar exemplos que mostram as duas situações mais comuns (sem e com pares isolados) para cada número de ligantes.
Informações dadas (implícitas no pedido): devo fornecer exemplos de moléculas reais onde o átomo central está ligado a exatamente três ligantes no caso (i) e a exatamente cinco ligantes no caso (iii). Não foi pedido apenas um exemplo por caso, então vou dar exemplos que mostram as duas situações mais comuns (sem e com pares isolados) para cada número de ligantes.
Passo 2
Breve e didática explicação da teoria de VSEPR (pra você entender como identificar a forma na prova):
- A ideia central da teoria de VSEPR é que os pares de elétrons ao redor do átomo central (pares ligantes e pares isolados) se repelem e se organizam para minimizar essa repulsão. Esses “aglomerados eletrônicos” são chamados de domínios eletrônicos.
- Como contar domínios: cada ligação simples, dupla ou tripla conta como um domínio; cada par isolado conta como um domínio separado.
- Notação prática: usa-se
onde é o átomo central, são os ligantes (n é o número de ligantes) e são os pares isolados (m é o número de pares isolados). - Passos para aplicar em prova: (1) conte
e , (2) calcule domínios , (3) determine a geometria eletrônica (a forma dos domínios) e (4) deduza a geometria molecular (onde ficam só os átomos). - Importante: pares isolados ocupam mais espaço que pares ligantes, logo aumentam as repulsões e deformam ângulos. Em geometrias com posições não-equivalentes (ex.: trigonal bipiramidal) pares isolados preferem posições que minimizem repulsões (ex.: posição equatorial).
Passo 3
Casos com três ligantes (
). Dois cenários importantes:
-
Caso 1:
(três ligantes e zero pares isolados, ou ). - Domínios
. A geometria eletrônica que acomoda 3 domínios é a trigonal planar. Os ângulos entre ligantes tendem a ser . - Exemplo concreto:
. Aqui o boro central tem três ligações com flúor e nenhum par isolado, resultado: geometria trigonal planar. - Por que
? Porque três cargas idênticas no mesmo plano se separam igualmente para minimizar repulsão, formando um triângulo equilátero em torno do átomo central.
- Domínios
-
Caso 2:
(três ligantes e um par isolado, ou ). - Domínios
. A geometria eletrônica que acomoda 4 domínios é tetraédrica. Mas como apenas três são ligantes, a geometria molecular é trigonal piramidal (o par isolado ocupa um dos vértices do tetraedro). - Exemplo concreto:
. Nitrogênio tem três ligações N–H e um par isolado, portanto geometria molecular trigonal piramidal. Os ângulos H–N–H ficam em torno de (um pouco menores que por causa da repulsão extra do par isolado). - Regra prática: se somando pares isolados fizer domínios igual a 4, espere formas derivadas do tetraedro (piramidal ou angular dependendo de quantos pares isolados).
- Domínios
Passo 4
Casos com cinco ligantes (
). Aqui também há cenários importantes com e sem pares isolados:
-
Caso 1:
(cinco ligantes e zero pares isolados, ). - Domínios
. A geometria eletrônica que acomoda 5 domínios é a trigonal bipiramidal. A geometria molecular coincide com ela: trigonal bipiramidal. Existem posições axiais (duas) e equatoriais (três); ângulos típicos: (axial–equatorial) e (entre equatoriais). - Exemplo concreto:
. Fósforo central ligado a cinco fluoretos, sem pares isolados, forma trigonal bipiramidal. - Observação útil para prova: em estruturas trigonal bipiramidal, pares isolados preferem posições equatoriais (porque aí sofrem duas repulsões 90° e uma 120°, total menor que se ficassem axiais).
- Domínios
-
Caso 2:
(cinco ligantes e um par isolado, ). - Domínios
. A geometria eletrônica que acomoda 6 domínios é octaédrica. Com um par isolado e cinco ligantes, a geometria molecular resultante é “square pyramidal” (pirâmide quadrada): quatro ligantes numa base quadrada e um no topo; o par isolado ocupa a sexta posição do octaedro. - Exemplo concreto:
. Bromo forma cinco ligações Br–F e tem um par isolado; geometria molecular é pirâmide quadrada (square pyramidal). - Dica prática: para examinar
, imagine um octaedro com uma cadeira vazia (par isolado) — o resto forma uma pirâmide quadrada.
- Domínios
Passo 5
Resumo prático (como fazer rápido na prova, com exemplos dados):
- Conte ligantes
e pares isolados . - Use
e domínios . - Para
: se → trigonal planar ( ); se → trigonal piramidal ( ). - Para
: se → trigonal bipiramidal ( ); se → pirâmide quadrada / square pyramidal ( ). - Sempre justifique com repulsões e, quando houver posições não-equivalentes (ex.: axial vs equatorial), coloque pares isolados na posição que minimize repulsão (regra: equatorial em trigonal bipiramidal).
Resposta
i)
(trigonal planar)
i) (trigonal piramidal)
iii) (trigonal bipiramidal)
iii) (square pyramidal)
i)
iii)
iii)