2- Fundamente e contextualize todas as suas respostas. (A) Diferencie afinidade eletrônica de eletronegatividade? (B) Qual o conceito físico que forma a premissa da teoria VSPER? © Discuta a presença de pares não ligantes influenciando a geometria das moléculas. (D) Quais das moléculas relacionadas tem uma estrutura de Lewis com apenas um par solitário de elétrons:
ou
? Explique. (E) Apresente exemplos (quatro de cada!) de moléculas com geometrias: linear, triângulo equilátero/trigonal e tetraédrica. E então, discuta as variações dos ângulos, para cada segmento geométrico (aqui consulta direta nos livros-texto, para a precisão dos ângulos). (F) Discuta com base na teoria VSPER as geometrias e ângulos nas seguintes moléculas:
(linear
) e
(angular
). Fundamente.
Passo 1
Então, vou resolver essa questão bem passo a passo. Primeiro, o enunciado pede várias coisinhas sobre propriedades de átomos e geometria molecular (afinidade eletrônica, eletronegatividade, teoria VSEPR, pares não ligantes, estruturas de Lewis, exemplos de moléculas e análise de ângulos). Para fazer tudo isso, a gente vai precisar:
- Conhecer os conceitos de afinidade eletrônica e eletronegatividade.
- Entender a base física da teoria VSEPR (repulsões entre nuvens eletrônicas).
- Saber desenhar estruturas de Lewis e identificar pares ligantes vs não ligantes.
- Reconhecer como isso afeta geometria e ângulos.
- Escolher exemplos de moléculas com geometrias dadas (linear, trigonal, tetraédrica).
- Aplicar VSEPR em N₂O e NO₂.
A partir do próximo passo, vamos responder A, B, C… até F, sem pular nenhuma etapa.
Passo 2
(A) Diferenciar afinidade eletrônica de eletronegatividade
- Afinidade eletrônica é a energia liberada (ou absorvida) quando um átomo isolado no estado gasoso recebe um elétron e vira íon negativo. Em geral, átomos que “gostam” muito de ganhar elétron têm alta afinidade eletrônica.
- Eletronegatividade é uma medida relativa da capacidade de um átomo, numa ligação química, de atrair os elétrons daquela ligação para si. É um índice adimensional (por exemplo escala de Pauling).
- Resumindo: afinidade eletrônica mede um processo isolado (átomo + e⁻ → íon), enquanto eletronegatividade mede como o átomo se comporta quando faz ligação com outros átomos.
Passo 3
(B) Qual o conceito físico na premissa da teoria VSEPR?
- A VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) baseia-se em que pares de elétrons na camada de valência se repelem: nuvens eletrônicas querem ficar o mais longe possível umas das outras.
- Cada par de elétrons (ligante ou não ligante) ocupa um “espaço” e minimiza energia afastando-se dos demais.
- Então a forma da molécula surge desse arranjo de repulsões máximas.
Passo 4
© Pares não ligantes influenciando geometria
- Par não ligante (lone pair) ocupa mais espaço que um par ligante, porque está só “preso” a um átomo, sem ser compartilhado.
- Isso aumenta a repulsão sobre outros pares, reduzindo alguns ângulos de ligação.
- Exemplo clássico: em CH₄ (4 ligantes) a geometria é tetraédrica (ângulo 109,5°). Se eu troco um ligante por um lone pair (como em NH₃), o ângulo cai para ~107°; em H₂O (2 lone pairs) cai pra ~104,5°.
Passo 5
(D) Qual tem só um par solitário: F₂, CO₃²⁻, CH₄ ou PH₃?
- F₂: cada F tem 3 pares não ligantes → 3 + 3 = 6 pares ao todo, mas 3 em cada átomo.
- CO₃²⁻: estrutura de ressonância, C não tem lone pair, cada O tem pares, mas nenhuma forma com só um lone pair total.
- CH₄: C via Lewis tem 4 ligantes, zero lone pairs.
- PH₃: P tem 1 par não ligante e 3 ligações P–H.
Portanto, só PH₃ satisfaz “uma nuvem não ligante” em torno do átomo central.
Passo 6
(E) Exemplos de moléculas e ângulos
- Linear (180°): CO₂, BeCl₂, HCN, H–C≡C–H (acetileno)
- Trigonal plana (120°): BF₃, CO₃²⁻, SO₃, NO₃⁻
- Tetraédrica (109,5°): CH₄, CCl₄, NH₄⁺, SiH₄
Variação de ângulos:
- Se houver lone pair num tetraedro (NH₃, H₂O), ângulo <109,5° (107° em NH₃; 104,5° em H₂O).
- Num trigonal plano com lone pair (ex.: SO₂), ângulo <120° (≈119°).
Passo 7
(F) Geometrias e ângulos de N₂O (linear 180°) e NO₂ (angular ~134°)
- N₂O: temos seqüência N–N–O, total de 16 elétrons de valência. A estrutura favorece nuvens em linha, com 2 regiões de densidade em volta do N central → linear (180°).
- NO₂: 17 elétrons, então um dos O forma radical livre ou há ressonância com um lone pair extra no N. Dá 3 regiões de densidade ao redor do N (2 ligações + 1 lone pair) → geometria angular. O lone pair aperta o ângulo L–N–L, reduzindo de 120° para ≈134° (ajustado pelas ressonâncias e repulsões).
Resposta
A) Afinidade eletrônica = energia ao ganhar elétron isolado; eletronegatividade = poder de atração em ligação.
B) Fundamenta-se na repulsão entre pares de elétrons da camada de valência.
C) Pares não ligantes ocupam mais espaço, forçam ângulos menores entre ligações.
D) Apenas PH₃ tem só um lone pair no átomo central.
E) Exemplos:
B) Fundamenta-se na repulsão entre pares de elétrons da camada de valência.
C) Pares não ligantes ocupam mais espaço, forçam ângulos menores entre ligações.
D) Apenas PH₃ tem só um lone pair no átomo central.
E) Exemplos:
- Linear: CO₂, BeCl₂, HCN, C₂H₂ (180°)
- Trigonal plana: BF₃, CO₃²⁻, SO₃, NO₃⁻ (120°)
- Tetraédrica: CH₄, CCl₄, NH₄⁺, SiH₄ (109,5°)
Variações: tetraedro com lone pair → <109,5°; trigonal com lone pair → <120°.
F) N₂O é linear (2 nuvens → 180°); NO₂ tem 3 nuvens (2 ligações + 1 lone pair) → angular ≈134°.