Indique o tipo de ligação, a polaridade da ligação, a polaridade da molécula, a geometria molecular e a estrutura de Lewis, dos seguintes compostos:
Passo 1
O enunciado pede, para a molécula
:
- indicar o tipo de ligação;
- indicar a polaridade da ligação;
- indicar a polaridade da molécula;
- indicar a geometria molecular;
- desenhar a estrutura de Lewis.
Informações fornecidas: a fórmula molecular é
(um átomo de silício ligado a quatro átomos de hidrogênio). Não há mais dados numéricos no enunciado.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência (etapa obrigatória para a estrutura de Lewis). Explicando: para montar a estrutura de Lewis conta-se quantos elétrons externos (de valência) cada átomo traz e soma-se tudo; depois distribui-se em pares para formar ligações e possíveis pares isolados.
- Silício: o silício está no grupo 14 (IV) da tabela periódica e tem
elétrons de valência. Escreve-se . - Hidrogênio: cada hidrogênio tem
elétron de valência. Há quatro hidrogênios, então .
Total de elétrons de valência:
Cada ligação simples usa um par de elétrons (2 elétrons). Com
elétrons dá para formar
ligações simples.
Passo 3
Montagem da estrutura de Lewis (passo a passo). Regras rápidas: o hidrogênio busca a “dupla” (2 elétrons) para completar sua camada; o silício normalmente busca o octeto (8 elétrons) formando até 4 ligações.
- Coloca-se o silício no centro e liga-o aos quatro hidrogênios com ligações simples. Cada ligação usa 2 elétrons; com 4 ligações usa-se
elétrons, que é exatamente o total disponível. - Não sobra elétron para pares isolados; portanto não há pares não-ligantes no silício nem nos hidrogênios.
A estrutura de Lewis pode ser representada (em forma simples) por:
ou de forma linear:
com mais dois
saindo para cima e para baixo (todas ligações simples). Todos os átomos têm carga formal zero: explicando a fórmula da carga formal
, onde
é elétrons de valência do átomo isolado,
é número de elétrons em pares isolados no átomo na estrutura e
é número de elétrons em ligações ao redor do átomo. Para
:
. Para cada
:
.
Passo 4
Determinar o tipo de ligação (covalente vs iônica, e detalhe sobre sigma/pi). Conceito rápido:
- Ligações iônicas resultam de transferência quase completa de elétrons (tipicamente metal + ametal).
- Ligações covalentes resultam de compartilhamento de pares de elétrons.
Aqui,
e
compartilham elétrons para formar ligações simples; não há transferência completa. Logo as quatro ligações
são covalentes. Cada ligação simples é uma ligação sigma (
) — isto é, uma sobreposição frontal entre um orbital híbrido do
e o orbital
do
.
Explicando hybridização de forma simples: o silício forma quatro orbitais equivalentes dirigidos para os vértices de um tetraedro ao combinar seus orbitais atômicos
e
em quatro orbitais híbridos
. Cada ligação
resulta da sobreposição de um orbital
do Si com o orbital
do H, formando uma ligação
.
Passo 5
Polaridade da ligação
. Conceito: polaridade de uma ligação depende da diferença de eletronegatividade
entre os átomos. Usando valores de Pauling (valores típicos):
Diferença:
Interpretação didática: uma
pequena, da ordem de
, indica uma ligação covalente pouco polar (polaridade fraca). O hidrogênio é ligeiramente mais eletronegativo que o silício, portanto em cada ligação
há um pequeno deslocamento de densidade eletrônica em direção ao
. Em notação de polos:
com
pequeno. Em resumo: a ligação é covalente e fracamente polar (muitas vezes chamada de pouco polar ou praticamente não polar, dependendo da margem de corte usada).
Passo 6
Polaridade da molécula
(resultado final). Conceito: a polaridade molecular é a soma vetorial das polaridades das ligações. Se a molécula é simétrica e as dipolos de ligação se cancelam, a molécula é apolar mesmo que as ligações individuais sejam levemente polares.
- A geometria eletrônica de
tem quatro domínios de ligação ao redor do Si e nenhum par isolado → geometria tetraédrica. O ângulo entre ligações é aproximadamente . - Os quatro vetores dipolo
(cada um apontando do Si para o H, pois o H é mais eletronegativo) estão dispostos simetricamente num tetraedro, portanto eles se cancelam por simetria.
Conclusão: a molécula
é apolar (dipolo molecular resultante =
), mesmo que cada ligação
seja fracamente polar.
Passo 7
Resumo final e observações práticas (para decorar/usar na prova):
- Estrutura de Lewis: Si no centro com quatro ligações simples para H; sem pares isolados. Todos com carga formal zero.
- Hybridização do Si:
. - Geometria: tetraédrica, ângulo de ligação
. - Tipo de ligação: ligações covalentes simples, do tipo
(sobreposição – ). - Polaridade das ligações: ligeiramente (fracamente) polares,
, por . - Polaridade da molécula: apolar por cancelamento vetorial das quatro dipolos (molécula globalmente não polar).
Dica amiga: pense emcomo análogo do metano — mesma geometria tetraédrica, comportamento semelhante (apolar).
Resposta
Tipo de ligação: ligações covalentes simples (
), formadas por sobreposição
–
.
Polaridade da ligação: fracamente polar (polar covalente), com
.
Polaridade da molécula: apolar (dipolos das ligações se cancelam).
Geometria molecular: tetraédrica, ângulo de ligação .
Estrutura de Lewis: no centro ligado a quatro
por ligações simples (sem pares isolados), todos com carga formal
.
Polaridade da ligação: fracamente polar (polar covalente),
Polaridade da molécula: apolar (dipolos das ligações se cancelam).
Geometria molecular: tetraédrica, ângulo de ligação
Estrutura de Lewis: