Qual é a influência do par isolado sobre os ângulos de ligação das moléculas. Exemplifique.
Passo 1
O que o enunciado pede: você quer saber qual é a influência do par isolado (par de elétrons não compartilhado, ou par não-ligante) sobre os ângulos de ligação das moléculas e quer exemplos que ilustrem essa influência.
Informações relevantes dadas (implícitas na pergunta): existem pares isolados em átomos centrais de moléculas que podem modificar a geometria ideal; precisamos explicar como isso muda os ângulos de ligação e mostrar exemplos concretos.
Informações relevantes dadas (implícitas na pergunta): existem pares isolados em átomos centrais de moléculas que podem modificar a geometria ideal; precisamos explicar como isso muda os ângulos de ligação e mostrar exemplos concretos.
Passo 2
Definição e termos básicos (super mastigado).
- Par de ligação (ou par compartilhado): é o par de elétrons que fica entre dois átomos formando a ligação covalente.
- Par isolado (ou par não-ligante, LP): é o par de elétrons que pertence só ao átomo central e não participa da ligação.
- Domínio eletrônico: qualquer par (ligante ou isolado) ou ligação múltipla contado como uma região de densidade eletrônica ao redor do átomo central. Contamos domínios para prever geometria.
Por exemplo: ao redor do átomo central contamos quantos domínios existem (pares de ligação simples, pares duplos/triplos contam como um domínio, e pares isolados cada um conta como um domínio).
Passo 3
Princípio qualitativo que usamos: pares eletrônicos se repelem e tentam ficar o mais afastados possível. Essa é a ideia operacional que guia a previsão dos ângulos. Em linguagem simples: “elétrons não gostam de ficar perto uns dos outros, então os domínios se posicionam para minimizar repulsões”.
Passo 4
Ordem de intensidade das repulsões (regra-prática importante para a prova). Esta é uma regra que você tem que memorizar e usar:
onde
é par isolado e
é par de ligação. Em palavras: par isolado com outro par isolado se repelem mais; par isolado repele par de ligação mais do que dois pares de ligação entre si. Isso explica porque pares isolados “apertam” os ângulos entre ligações.
Passo 5
Por que um par isolado repele mais que um par de ligação? Explicação física e visualização:
- Um par isolado é uma nuvem eletrônica localizada no átomo central e não está “entre” núcleos, então sua densidade eletrônica fica mais próxima do núcleo central.
- Essa maior concentração de carga cria uma repulsão maior sobre os pares de ligação vizinhos.
- Resultado prático: os pares de ligação se deslocam ligeiramente para evitar o par isolado, e isso reduz os ângulos entre ligações comparado à geometria ideal sem pares isolados.
Passo 6
Exemplo clássico 1 — Geometria tetraédrica ideal vs variações:
- Molécula sem pares isolados:
tem quatro domínios (4 pares de ligação) e geometria tetraédrica com ângulo ideal
- Molécula com um par isolado:
(amônia) tem três pares de ligação e um par isolado → geometria resultante é piramidal trigonal. O par isolado aperta os ângulos H–N–H de para cerca de
- Molécula com dois pares isolados:
tem duas ligações O–H e dois pares isolados → geometria angular (ou dobrada). Os dois pares isolados causam compressão ainda maior; o ângulo H–O–H fica cerca de
Observação prática: mais pares isolados → maior compressão dos ângulos de ligação entre os átomos ligados.
Passo 7
Exemplo 2 — Geometrias mais complexas: posição preferencial de pares isolados em bipiramidal trigonal.
- Considere a geometria trigonal bipiramidal (5 domínios no átomo central). Há duas posições diferentes: axial (duas posições, formam ângulos de
com o plano equatorial) e equatorial (três posições, têm ângulos de no plano e para axiais). - Regra observada: pares isolados preferem ocupar posições equatoriais porque aí sofrem menos repulsão (uma posição equatorial sofre duas repulsões de
e duas de em vez de três repulsões de que uma posição axial sofreria). - Exemplos:
-
(quatro ligações + 1 par isolado) assume geometria “seesaw” (gangorra) com o par isolado em posição equatorial; isso causa ajustes nos ângulos, com alguns ângulos próximos de – dependendo da posição. -
(três ligações + 2 pares isolados) assume geometria “T” (dois pares isolados equatoriais), resultando em ângulos de ligação aproximadamente – entre ligantes.
-
Passo 8
Como usar isso rapidamente na prova (algoritmo prático):
- Conte os domínios eletrônicos ao redor do átomo central (pares de ligação, duplas/triplas como 1, pares isolados cada um conta).
- Determine a geometria eletrônica ideal (linear, trigonal plana, tetraédrica, trigonal bipiramidal, octaédrica).
- Coloque os pares isolados nas posições que minimizem repulsão (em bipiramidal, escolha equatorial; em octaédrica, pares isolados se espalham para maximizar separação, etc.).
- Preveja: cada par isolado vai comprimir ângulos entre pares de ligação; mais pares isolados → menor ângulo de ligação entre átomos ligados. Compare com o ângulo ideal da geometria eletrônica para quantificar a direção da mudança.
Passo 9
Dicas finais e nuances úteis para ganhar pontos:
- Em átomos centrais com ligações múltiplas, lembre que ligações duplas e triplas também têm densidade eletrônica maior e causam repulsão maior do que uma ligação simples, então elas também podem reduzir ângulos próximos.
- Sempre mencione a ordem de repulsão (
) quando justificar alterações de ângulo — isso mostra entendimento conceitual. - Use exemplos numéricos conhecidos (
, , ) para ilustrar no rascunho da prova.
Resposta
Pares isolados aumentam a repulsão local e comprimem os ângulos entre as ligações, seguindo a ordem de repulsões
; mais pares isolados no átomo central → maior redução do ângulo de ligação.
Exemplos: (sem pares isolados);
(um par isolado);
(dois pares isolados).
Exemplos: