1. O fosgênio \left(\mathrm{Cl}_{2} \mathrm{CO}\right) é uma molécula de arranjo trigonal plano cujo ângulo de ligação ClC -Cl é 111,4^{\circ}, enquanto os ângulos \mathrm{Cl}-\mathrm{C}=\mathrm{O} são de 124,3^{\circ}. Explique o porquê com base na teoria RPENV.

Passo 1

O enunciado dá a molécula \mathrm{Cl_2CO} (fosgênio), diz que ela tem arranjo trigonal plano em torno do carbono e fornece dois ângulos diferentes: \mathrm{Cl{-}C{-}Cl}=111{,}4^\circ e \mathrm{Cl{-}C}{=}\mathrm{O}=124{,}3^\circ. A pergunta é: explicar por que esses ângulos diferem, usando a teoria RPENV (repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência).
Informações relevantes que já temos do enunciado:
  • Geometria global em torno do C: trigonal plana (três regiões de densidade eletrônica).
  • Existem duas ligações simples \mathrm{C{-}Cl} e uma ligação dupla \mathrm{C}{=}\mathrm{O}.
  • Medidas: \mathrm{Cl{-}C{-}Cl}=111{,}4^\circ, \mathrm{Cl{-}C}{=}\mathrm{O}=124{,}3^\circ.

Passo 2

Relembrando a ideia central da teoria RPENV de forma bem prática (aula rápida e direta):
  • Contamos as “regiões de densidade eletrônica” ao redor do átomo central (pares de ligação simples, duplos, triplos e pares isolados). Cada uma define um domínio que repele os outros.
  • Para minimizar repulsões, esses domínios se organizam de modo a afastar-se mutuamente (daí a geometria).
  • Importante: embora uma ligação dupla conte como um único domínio geométrico (não cria nova direção), ela concentra mais densidade eletrônica entre os átomos do que uma ligação simples. Isso a torna mais “volumosa” eletronicamente e, portanto, mais repulsiva sobre os outros domínios.
  • Ordem qualitativa das repulsões (maior → menor), usada com frequência em RPENV:
\text{par isolado} > \text{ligação dupla} > \text{ligação simples}.çãçã
(Na ausência de pares isolados no átomo central, a ligação dupla ainda repele mais que uma simples.)

Passo 3

Aplicando isso ao fosgênio \mathrm{Cl_2CO}:
  • O carbono central tem três domínios: dois correspondentes às ligações simples \mathrm{C{-}Cl} e um correspondente à ligação dupla \mathrm{C}{=}\mathrm{O}. Geometricamente isso tende a formar um triângulo plano com ângulos ideais de 120^\circ.
  • Porém, pela ordem de repulsões acima, a ligação dupla \mathrm{C}{=}\mathrm{O} exerce maior repulsão sobre as duas ligações \mathrm{C{-}Cl} do que cada \mathrm{C{-}Cl} exerce sobre a \mathrm{C}{=}\mathrm{O}. Portanto a presença da dupla empurra as duas ligações simples para mais perto uma da outra, deslocando os ângulos de modo que:
    • os ângulos \mathrm{Cl{-}C}{=}\mathrm{O} aumentem acima de 120^\circ (aqui para 124{,}3^\circ);
    • o ângulo \mathrm{Cl{-}C{-}Cl} diminua abaixo de 120^\circ (aqui para 111{,}4^\circ).
      Em palavras: a nuvem eletrônica adicional associada à ligação dupla ocupa mais “espaço” e corre mais do centro para o lado do oxigênio, empurrando as duas ligações C–Cl a se aproximarem.

Passo 4

Complementando com efeitos secundários (sempre úteis na prova):
  • Polaridade/balanco de densidade: \mathrm{O} é mais eletronegativo que \mathrm{Cl}, então a ligação \mathrm{C}{=}\mathrm{O} é polar e atrai densidade eletrônica em direção ao oxigênio. Mesmo assim, a \mathrm{C}{=}\mathrm{O} mantém uma alta concentração de elétrons na região da ligação (especialmente os elétrons \pi), o que aumenta sua repulsão efetiva sobre os domínios vizinhos quando comparada a uma ligação simples \mathrm{C{-}Cl}.
  • Efeito estérico dos cloros: \mathrm{Cl} é grande e possui pares isolados, o que tende a aumentar repulsões laterais, mas esse efeito é superposto pelo efeito dominante da ligação dupla. O resultado prático observado (ângulos dados) é coerente com a dominância da repulsão maior da dupla.
  • Exemplos análogos para lembrar na prova: em formaldeído \mathrm{H_2C=O} os ângulos \mathrm{H{-}C}{=}\mathrm{O} também são maiores que \mathrm{H{-}C{-}H}, pela mesma razão; em geral ligações duplas empurram ligações simples adjacentes.

Passo 5

Resumo didático-final (como decorar mentalmente para a prova):
  • Conte domínios → trigonal plano (3 domínios).
  • Identifique quais domínios são mais repulsivos (aqui: \mathrm{C}{=}\mathrm{O} > \mathrm{C{-}Cl}).
  • Conclua que o domínio mais repulsivo alarga os ângulos que o envolvem e comprime o ângulo oposto. Isso explica \mathrm{Cl{-}C}{=}\mathrm{O}=124{,}3^\circ (maior que 120^\circ) e \mathrm{Cl{-}C{-}Cl}=111{,}4^\circ (menor que 120^\circ).

Resposta

A ligação dupla \mathrm{C}{=}\mathrm{O} forma um domínio com maior densidade eletrônica e, portanto, exerce maior repulsão sobre as duas ligações simples \mathrm{C{-}Cl}. Pelo princípio RPENV isso alarga os ângulos \mathrm{Cl{-}C}{=}\mathrm{O} (para 124{,}3^\circ) e comprime o ângulo \mathrm{Cl{-}C{-}Cl} (para 111{,}4^\circ).

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