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.

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:
\text{LP–LP}>\text{LP–BP}>\text{BP–BP}
onde \text{LP} é par isolado e \text{BP} 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: \text{CH}_4 tem quatro domínios (4 pares de ligação) e geometria tetraédrica com ângulo ideal
109,5^\circ.
  • Molécula com um par isolado: \text{NH}_3 (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 109,5^\circ para cerca de
107^\circ.
  • Molécula com dois pares isolados: \text{H}_2\text{O} 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
104,5^\circ.
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 90^\circ com o plano equatorial) e equatorial (três posições, têm ângulos de 120^\circ no plano e 90^\circ para axiais).
  • Regra observada: pares isolados preferem ocupar posições equatoriais porque aí sofrem menos repulsão (uma posição equatorial sofre duas repulsões de 90^\circ e duas de 120^\circ em vez de três repulsões de 90^\circ que uma posição axial sofreria).
  • Exemplos:
    • \text{SF}_4 (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 101^\circ 173^\circ dependendo da posição.
    • \text{ClF}_3 (três ligações + 2 pares isolados) assume geometria “T” (dois pares isolados equatoriais), resultando em ângulos de ligação aproximadamente 87^\circ 90^\circ entre ligantes.

Passo 8

Como usar isso rapidamente na prova (algoritmo prático):
  1. Conte os domínios eletrônicos ao redor do átomo central (pares de ligação, duplas/triplas como 1, pares isolados cada um conta).
  2. Determine a geometria eletrônica ideal (linear, trigonal plana, tetraédrica, trigonal bipiramidal, octaédrica).
  3. Coloque os pares isolados nas posições que minimizem repulsão (em bipiramidal, escolha equatorial; em octaédrica, pares isolados se espalham para maximizar separação, etc.).
  4. 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 ( \text{LP–LP}>\text{LP–BP}>\text{BP–BP}) quando justificar alterações de ângulo — isso mostra entendimento conceitual.
  • Use exemplos numéricos conhecidos ( \text{CH}_4:\,109,5^\circ, \text{NH}_3:\,\approx107^\circ, \text{H}_2\text{O}:\,\approx104,5^\circ) 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 \text{LP–LP}>\text{LP–BP}>\text{BP–BP}; mais pares isolados no átomo central → maior redução do ângulo de ligação.
Exemplos: \text{CH}_4:\,109,5^\circ (sem pares isolados); \text{NH}_3:\,\approx107^\circ (um par isolado); \text{H}_2\text{O}:\,\approx104,5^\circ (dois pares isolados).

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