A química está na base do desenvolvimento econômico e tecnológico. Da siderurgia à indústria da informática, das artes à construção civil, da agricultura à indústria aeroespacial, não há área ou setor que não utilize em seus processos ou produtos algum insumo de origem química. Um desses insumos é o metano, gás natural, usado como
combustível na indústria química. A queima do metano pode ser representada pela seguinte equação:
Em relação ao metano (
) e ao dióxido de carbono (
), pode-se dizer que a forma geométrica de cada um desses compostos, respectivamente, é
a) tetraédrica e trigonal planar.
b) tetraédrica e linear.
c) quadrática planar e trigonal planar.
d) quadrática planar e linear.
e) tetraédrica e quadrática planar.
EXPLIQUE:
combustível na indústria química. A queima do metano pode ser representada pela seguinte equação:
a) tetraédrica e trigonal planar.
b) tetraédrica e linear.
c) quadrática planar e trigonal planar.
d) quadrática planar e linear.
e) tetraédrica e quadrática planar.
Passo 1
O enunciado pede para identificar a forma geométrica do metano e do dióxido de carbono respectivamente. As informações relevantes dadas:
- A equação da combustão do metano aparece no enunciado, mostrando as fórmulas dos compostos envolvidos:
e . - A pergunta quer a forma geométrica de
e de na ordem indicada e fornece alternativas (a)–(e).
Passo 2
Como vamos proceder (passo-a-passo didático): para determinar a forma geométrica de uma molécula, primeiro desenhamos a estrutura de Lewis (contando elétrons de valência e distribuindo ligações e pares isolados) e então aplicamos a ideia de que os pares de elétrons ao redor do átomo central se repelem e se organizam para minimizar essa repulsão. Essa ideia leva à regra prática conhecida por VSEPR (valence shell electron pair repulsion): o arranjo geométrico depende do número de regiões de densidade eletrônica (também chamadas de domínios eletrônicos) ao redor do átomo central. Regras úteis e lembretes:
- Cada ligação simples, dupla ou tripla conta como UMA região de densidade eletrônica quando se decide a geometria ao redor do átomo central.
- Pares de elétrons não-ligantes (lone pairs) também contam como regiões e influenciam a geometria.
- Exemplos rápidos: 2 regiões → geometria linear (ângulo
); 3 regiões → trigonal planar (ângulo ); 4 regiões → tetraédrica (ângulo aproximadamente ).
Passo 3
Determinação da geometria de
.
- Contagem de elétrons de valência: carbono tem
elétrons de valência e cada hidrogênio tem . Total elétrons de valência. - Estrutura de Lewis: o carbono forma quatro ligações simples com quatro hidrogênios:
em quatro direções, sem pares isolados no carbono. Esquematicamente: (quatro ligações simples). - Número de regiões de densidade eletrônica ao redor do átomo central (
): existem quatro ligações (cada ligação simples é uma região) e zero pares isolados no carbono ⇒ 4 regiões. - Pela regra VSEPR, 4 regiões ao redor do átomo central organizam-se em arranjo tetraédrico para minimizar repulsão, com ângulo entre ligações próximo de
. - Conclusão para
: forma geométrica tetraédrica (sem ambiguidade). Em termos de hibridização: o carbono neste caso é , o que dá suporte à geometria tetraédrica.
Passo 4
Determinação da geometria de
.
- Contagem de elétrons de valência: carbono tem
elétrons de valência e cada oxigênio tem . Total elétrons de valência. - Estrutura de Lewis que satisfaz o octeto: o carbono fica ligado aos dois oxigênios por duas ligações duplas, formando
. Cada oxigênio completa seu octeto com pares isolados; o carbono não possui pares isolados, apenas as duas ligações duplas. - Número de regiões de densidade eletrônica ao redor do átomo central (
): existem duas regiões (cada ligação dupla conta como UMA região) e zero pares isolados no carbono ⇒ 2 regiões. - Pela regra VSEPR, 2 regiões ao redor do átomo central organizam-se em arranjo linear, com ângulo entre as ligações igual a
. - Conclusão para
: forma geométrica linear. Em termos de hibridização: o carbono é , consistente com a linearidade.
Passo 5
Comparando com as alternativas:
é tetraédrica e
é linear. Isso corresponde à alternativa (b). Explicação curta do porquê as outras opções falham: trigonal planar exigiria 3 regiões ao redor do átomo central; “quadrática planar” (provavelmente referindo-se a planar quadrada) não é aplicável a moléculas com esses centros (e exigiria 4 ligações em plano com pares isolados específicos, caso de complexos d); portanto nenhuma outra alternativa descreve corretamente os números de regiões eletrônicas que obtivemos para os dois carbonos centrais.
Resposta
b) tetraédrica e linear.