Questāo 3 ( 1,0 Ponto) - A geometria molecular pode variar bastante de uma molécula para a outra. dependendo do átomo central e da quantidade de ligações que são realizadas. Qual é a listagem correta das moléculas \mathrm{AlCl}_{3}, \mathrm{SiCl}_{4}, \mathrm{PCl}_{3}, \mathrm{SCl}_{2} em ordem decrescente de ângulo de ligação?
a) \mathrm{SiCl}_{4}>\mathrm{PCl}_{3}>\mathrm{AlCl}_{3}>\mathrm{SCl}_{2}
b) \mathrm{PCl}_{3}>\mathrm{AlCl}_{3}>\mathrm{SCl}_{2}>\mathrm{SiCl}_{4}
c) \mathrm{SCl}_{2}>\mathrm{PCl}_{3}>\mathrm{SiCl}_{4}>\mathrm{AlCl}_{3}
d) \mathrm{SiCl}_{4}>\mathrm{SCl}_{2}>\mathrm{AlCl}_{3}>\mathrm{PCl}_{3}
e) \mathrm{AlCl}_{3}>\mathrm{SiCl}_{4}>\mathrm{PCl}_{3}>\mathrm{SCl}_{2}

Passo 1

O enunciado pede para ordenar, em ordem decrescente do ângulo de ligação, as moléculas \mathrm{AlCl}_{3}, \mathrm{SiCl}_{4}, \mathrm{PCl}_{3} e \mathrm{SCl}_{2}. Ou seja: listar da maior para a menor medida do ângulo entre as ligações ao redor do átomo central. As alternativas dadas são (a) a (e) e precisamos escolher qual corresponde à ordenação correta.

Passo 2

Conceito básico que vamos usar (explicação didática): a teoria VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) diz que pares eletrônicos ao redor do átomo central (pares de ligação e pares isolados) se organizam para minimizar repulsões. Regras práticas importantes:
  • Contamos o número de “domínios eletrônicos” (pares de ligação simples, duplas contam como um domínio, e pares isolados) para obter a geometria eletrônica.
  • Geometrias eletrônicas típicas e seus ângulos ideais: \text{trigonal planar} \to 120^\circ,\quad \text{tetraédrica} \to 109{,}5^\circ,\quad \text{trigonal piramidal} \approx 107^\circ,\quad \text{angular/bent} \approx 104^\circ.é
  • Pares isolados repelem mais forte que pares de ligação (LP–LP > LP–BP > BP–BP), por isso a presença de pares isolados tende a reduzir os ângulos entre ligações.
    Vou aplicar essas regras molecula por molécula, mostrando como determinar número de domínios e a geometria.

Passo 3

\mathrm{AlCl}_{3}:
  • Álgebra dos elétrons: o Al tem 3 elétrons de valência e forma três ligações simples com Cl; na estrutura de Lewis típica o Al não tem pares isolados (é deficiente em elétrons, mas a geometria molecular é estável).
  • Número de domínios eletrônicos ao redor do Al: 3 (três ligações).
  • Geometria eletrônica e molecular: trigonal planar.
  • Ângulo esperado: \approx 120^\circ.
    Observação: mesmo que na fase sólida/gaseosa possa formar dímeros em certas condições, a geometria monomérica de \mathrm{AlCl}_{3} é trigonal planar — é isso que importa para VSEPR aqui.

Passo 4

\mathrm{SiCl}_{4}:
  • O Si tem 4 elétrons de valência e forma quatro ligações simples com Cl; não há pares isolados no Si.
  • Número de domínios eletrônicos: 4.
  • Geometria: tetraédrica.
  • Ângulo esperado: \approx 109{,}5^\circ.

Passo 5

\mathrm{PCl}_{3}:
  • O P tem 5 elétrons de valência; ao formar três ligações simples sobra 1 par isolado no fósforo.
  • Número de domínios eletrônicos: 4 (três ligações + um par isolado).
  • Geometria eletrônica: tetraédrica; geometria molecular (contando par isolado) : trigonal piramidal.
  • Efeito do par isolado: reduz o ângulo em relação ao tetraédrico. Valores típicos: moléculas piramidais como \mathrm{NH}_3 têm \approx 107^\circ; para \mathrm{PCl}_3 o ângulo é um pouco menor que 109{,}5^\circ, tipicamente em torno de \approx 100^\circ a \approx 107^\circ dependendo de aproximações, mas certamente menor que 109{,}5^\circ.

Passo 6

\mathrm{SCl}_{2}:
  • O S tem 6 elétrons de valência; ao formar duas ligações simples há dois pares isolados no enxofre.
  • Número de domínios eletrônicos: 4 (duas ligações + dois pares isolados).
  • Geometria eletrônica: tetraédrica; geometria molecular: angular/bent (semelhante à água).
  • Efeito dos dois pares isolados: reduzem ainda mais o ângulo. Valores típicos para moléculas bent com dois pares isolados (como \mathrm{H_2O}) são cerca de 104^\circ; para \mathrm{SCl}_2 o ângulo experimental é aproximadamente \approx 103^\circ. Em resumo, \mathrm{SCl}_2 tem ângulo menor que o de uma molécula piramidal típica.

Passo 7

Comparando os ângulos esperados (ordem decrescente):
  • \mathrm{AlCl}_{3}:\;120^\circ (trigonal planar) — maior.
  • \mathrm{SiCl}_{4}:\;109{,}5^\circ (tetraédrica) — próximo do topo.
  • \mathrm{PCl}_{3}: trigonal piramidal, ângulo reduzido por 1 par isolado (tipicamente \sim 100\text{–}107^\circ).
  • \mathrm{SCl}_{2}: angular com 2 pares isolados, ângulo ainda menor (tipicamente \sim 103^\circ, frequentemente menor que o de \mathrm{PCl}_{3} dependendo da fonte).
    Usando a classificação simples por tipo geométrico (trigonal planar > tetraédrica > trigonal piramidal > bent) obtemos a ordem:
\mathrm{AlCl}_{3} > \mathrm{SiCl}_{4} > \mathrm{PCl}_{3} > \mathrm{SCl}_{2}.

Passo 8

Conclusão: a alternativa que corresponde à ordenação decrescente do ângulo de ligação é a alternativa (e).

Resposta

(e) \mathrm{AlCl}_{3}>\mathrm{SiCl}_{4}>\mathrm{PCl}_{3}>\mathrm{SCl}_{2}

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