Utilize a teoria RPECV para prever a geometria de cada uma das seguintes moléculas e íons:
Passo 1
O enunciado pede: utilizar a teoria RPECV para prever a geometria da molécula
.
Informações fornecidas pelo enunciado e inferíveis diretamente:
Informações fornecidas pelo enunciado e inferíveis diretamente:
- Fórmula da espécie:
. - Trata‑se de uma molécula neutra (não foi dado nenhum sinal de íon).
- Átomos presentes: um átomo de silício (
) e quatro átomos de flúor ( ).
Nada mais foi dado; a resolução seguirá fazendo a contagem eletrônica e construindo a estrutura de Lewis para aplicar a teoria RPECV.
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência (passo fundamental para a estrutura de Lewis). Vou explicar o que é cada coisa: elétrons de valência são os elétrons da camada externa de cada átomo — esses participam de ligações ou ficam como pares não ligantes. Para contar:
- Silício (
) está no grupo da Tabela Periódica, então tem elétrons de valência. Escrevemos isso como . - Flúor (
) está no grupo , cada átomo tem elétrons de valência. Como há quatro flúmores, total dos flúors é .
Somando:
Esses
elétrons serão distribuídos na estrutura de Lewis.
Passo 3
Montando a estrutura de Lewis (vou explicar como e por quê): normalmente colocamos o átomo menos eletronegativo no centro — aqui é o
(o flúor é mais eletronegativo). Ligamos o
aos quatro
por ligações simples. Cada ligação simples consome
elétrons. Como temos
ligações
:
Dos
elétrons totais, sobram
elétrons para distribuir como pares não ligantes. Cada átomo de
precisa completar seu octeto: cada flúor já tem
elétrons na ligação com o silício, então precisa de mais
elétrons (ou seja,
pares) para completar
. Para os quatro
:
exatamente os
elétrons restantes. Portanto, cada flúor fica com três pares isolados (pares não ligantes) e o silício, após formar as quatro ligações, não tem pares isolados sobrando. A estrutura de Lewis final tem:
-
com ligações simples e pares isolados. - Cada
com pares isolados além da ligação .
Passo 4
Identificar os domínios eletrônicos ao redor do átomo central (essa é a chave da RPECV). Explico: em RPECV contamos “domínios de elétrons” — cada ligação simples, dupla, tripla ou par isolado conta como um domínio porque todos geram repulsão eletrônica. No caso de
:
- há
ligações simples → isso são domínios. - não há pares isolados no
→ domínios adicionais.
Logo o número total de domínios eletrônicos ao redor doé .
Passo 5
Aplicar a regra básica da RPECV (explicando a ideia): a teoria RPECV diz que os domínios eletrônicos ao redor do átomo central se arranjam no espaço de modo a minimizar a repulsão entre si — ou seja, ficam o mais afastados possível. Para diferentes números de domínios a geometria que minimiza repulsões é conhecida:
-
domínios → linear (ângulo ). -
domínios → trigonal planar (ângulo ). -
domínios → tetraédrico (ângulo aproximadamente ). -
domínios → bipiramidal trigonal. -
domínios → octaédrico.
No nosso caso temosdomínios, então a disposição eletrônica é tetraédrica.
Passo 6
Determinar a geometria molecular (diferença entre geometria eletrônica e molecular): explico rapidamente — geometria eletrônica considera todos os domínios (pares ligantes e não ligantes); geometria molecular considera apenas os átomos ligados (ou seja, a “forma” que os átomos realmente descrevem). Como o
tem
domínios e
pares isolados, não há diferença entre as duas: a geometria eletrônica é tetraédrica e a geometria molecular também é tetraédrica. Assim, a forma da molécula é tetraédrica.
Passo 7
Ângulo de ligação esperado e justificativa física: para quatro domínios numa configuração tetraédrica o ângulo ideal entre as ligações é aproximadamente
. Intuitivamente, isso vem de arranjar quatro pontos igualmente afastados na superfície de uma esfera — o tetraedro regular. Então os ângulos
serão cerca de
.
Passo 8
Comentário sobre hibridização (útil para prova): frequentemente conectamos a geometria tetraédrica com hibridização
do átomo central. Explicando rápido o que é isso: hibridização é um modelo que mistura orbitais atômicos (
e
) para formar quatro orbitais equivalentes direcionadas para os vértices do tetraedro. Para
formando quatro ligações simples, a configuração
é compatível com a geometria prevista. Assim, podemos dizer que
está
-hibridizado.
Passo 9
Um exemplo simples para fixar (repetição ajuda na prova): a molécula
(metano) tem exatamente a mesma contagem de domínios no carbono central (quatro ligações, zero pares isolados) e também é tetraédrica com ângulos
. Então, pensar em
como um “análogo” tetraédrico ao
ajuda a memorizar a forma.
Resposta
Tetraédrica, com ângulos
.