A teoria da repulsão dos pares eletrônicos sustenta: ao redor do átomo central, pares eletrônicos ligantes e não ligantes se repelem, tendendo a ficar tão afastados quanto possível. De acordo com essa teoria, quais estruturas podem ser previstas para as moléculas de \mathrm{SF}_{6}, \mathrm{PCl}_{5}, \mathrm{CH}_{4}, respectivamente?
a) tetraédrica, bipirâmide trigonal e octaédrica
b) octaédrica, bipirâmide trigonal e tetraédrica
c) bipirâmide trigonal, tetraédrica e tetraédrica
d) tetraédrica, tetraédrica e octaédrica
e) octaédrica, tetraédrica e bipirâmide trigonal
Explique:

Passo 1

O enunciado pede: usar a teoria da repulsão dos pares eletrônicos (VSEPR) para prever as estruturas das moléculas \mathrm{SF}_6, \mathrm{PCl}_5 e \mathrm{CH}_4, e escolher a alternativa correta entre as dadas. As moléculas fornecidas são:
  • \mathrm{SF}_6
  • \mathrm{PCl}_5
  • \mathrm{CH}_4
O que se precisa entregar: a geometria (estrutura) prevista para cada uma, na mesma ordem, e indicar qual alternativa (a–e) corresponde a essa sequência.

Passo 2

Vamos entender, passo a passo, o que a teoria exige — sem pular etapas. A ideia central da VSEPR (teoria de repulsão dos pares eletrônicos) que vamos usar é: pares eletrônicos ao redor do átomo central (pares ligantes e pares isolados) se repelem e se arranjam para ficar o mais afastados possível. Para aplicar isso precisamos:
  • Identificar o átomo central.
  • Contar quantos pares eletrônicos ao redor dele formam “domínios eletrônicos” (cada ligação simples conta como um domínio; pares isolados também contam).
  • Determinar a geometria eletrônica a partir do número de domínios.
A correspondência básica domínios → geometria eletrônica é:
  • \text{2 domínios} \toí linear
  • \text{3 domínios} \toí trigonal planar
  • \text{4 domínios} \toí tetraédrica
  • \text{5 domínios} \toí bipirâmide trigonal (trigonal bipyramidal)
  • \text{6 domínios} \toí octaédrica
Essa tabela é tudo o que precisamos para mapear “número de domínios” → “geometria”.

Passo 3

Como contar os domínios eletrônicos na prática (fórmula útil e explicada):
  • Um domínio = uma ligação simples (conta-se 1 por cada átomo ligado ao central) ou um par isolado (lone pair) no átomo central.
  • Para moléculas simples com apenas ligações simples, o número de ligações ao átomo central é igual ao número de pares ligantes.
  • Para saber quantos pares isolados há no átomo central, use:
\text{pares isolados}=\frac{V - N_b}{2},
onde \,V é o número de elétrons de valência do átomo central e N_b é o número de ligações (número de átomos ligados por ligação simples). A divisão por 2 transforma elétrons sobrando em pares. Nota: essa fórmula assume ligações simples e que o átomo central doa um elétron para cada ligação (o que é adequado para esses exemplos). Se o resultado for \,0 não há pares isolados; se for positivo, some esse número aos domínios vindos das ligações.
Agora aplicamos esse procedimento molécula por molécula.

Passo 4

Análise de \mathrm{SF}_6:
  • Átomo central: enxofre, \mathrm{S}.
  • Elétrons de valência do enxofre: V=\;6 (pois \mathrm{S} está no grupo 16).
  • Número de átomos ligados (ligações simples): N_b=\;6 (seis \mathrm{F} ligados).
  • Calculando pares isolados no central:
\text{pares isolados}=\frac{V - N_b}{2}=\frac{6-6}{2}=0.
  • Domínios eletrônicos totais = domínios de ligação + pares isolados =6+0=6.
  • Pela tabela do passo 2, 6 domínios correspondem à geometria octaédrica.
    Observação didática: enxofre aqui está no período 3 e pode expandir o octeto (aceitar mais de 8 elétrons), por isso é perfeitamente possível ter 6 ligações simples ao seu redor na estrutura regular \mathrm{SF}_6.

Passo 5

Análise de \mathrm{PCl}_5:
  • Átomo central: fósforo, \mathrm{P}.
  • Elétrons de valência do fósforo: V=\;5 (grupo 15).
  • Número de átomos ligados: N_b=\;5 (cinco \mathrm{Cl} ligados).
  • Pares isolados:
\text{pares isolados}=\frac{V - N_b}{2}=\frac{5-5}{2}=0.
  • Domínios eletrônicos totais =5+0=5.
  • Pela tabela do passo 2, 5 domínios correspondem à geometria bipirâmide trigonal (trigonal bipyramidal).
    Observação didática: assim como \mathrm{S}, \mathrm{P} também pode ter um arranjo com mais de oito elétrons ao redor (período 3), daí ser possível formar \mathrm{PCl}_5 sem pares isolados no central.

Passo 6

Análise de \mathrm{CH}_4:
  • Átomo central: carbono, \mathrm{C}.
  • Elétrons de valência do carbono: V=\;4 (grupo 14).
  • Número de átomos ligados: N_b=\;4 (quatro \mathrm{H}).
  • Pares isolados:
\text{pares isolados}=\frac{V - N_b}{2}=\frac{4-4}{2}=0.
  • Domínios eletrônicos totais =4+0=4.
  • Pela tabela do passo 2, 4 domínios correspondem à geometria tetraédrica.
    Comentário prático: carbono é do período 2 e não expande o octeto, mas aqui não há problema porque tem exatamente 4 ligações simples e nenhuma carga extra.

Passo 7

Resumo das conclusões:
  • \mathrm{SF}_6 6 domínios → octaédrica.
  • \mathrm{PCl}_5 5 domínios → bipirâmide trigonal.
  • \mathrm{CH}_4 4 domínios → tetraédrica.
Comparando com as alternativas dadas, a sequência correta é: octaédrica, bipirâmide trigonal e tetraédrica — que é a alternativa b).

Resposta

b) octaédrica, bipirâmide trigonal e tetraédrica

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