Utilize a teoria RPECV para prever a geometria de cada uma das seguintes moléculas e íons:
\mathrm{SiF}_{4}

Passo 1

O enunciado pede: utilizar a teoria RPECV para prever a geometria da molécula \mathrm{SiF_4}.
Informações fornecidas pelo enunciado e inferíveis diretamente:
  • Fórmula da espécie: \mathrm{SiF_4}.
  • Trata‑se de uma molécula neutra (não foi dado nenhum sinal de íon).
  • Átomos presentes: um átomo de silício ( \mathrm{Si}) e quatro átomos de flúor ( \mathrm{F}).
    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 ( \mathrm{Si}) está no grupo 14 da Tabela Periódica, então tem 4 elétrons de valência. Escrevemos isso como 4.
  • Flúor ( \mathrm{F}) está no grupo 17, cada átomo tem 7 elétrons de valência. Como há quatro flúmores, total dos flúors é 4 \times 7 = 28.
    Somando:
\text{elétrons de valência totais} = 4 + 28 = 32.éê
Esses 32 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 \mathrm{Si} (o flúor é mais eletronegativo). Ligamos o \mathrm{Si} aos quatro \mathrm{F} por ligações simples. Cada ligação simples consome 2 elétrons. Como temos 4 ligações \mathrm{Si}\!-\!\mathrm{F}:
\text{elétrons usados nas 4 ligações} = 4 \times 2 = 8.éçõ
Dos 32 elétrons totais, sobram 32 - 8 = 24 elétrons para distribuir como pares não ligantes. Cada átomo de \mathrm{F} precisa completar seu octeto: cada flúor já tem 2 elétrons na ligação com o silício, então precisa de mais 6 elétrons (ou seja, 3 pares) para completar 8. Para os quatro \mathrm{F}:
4 \times 6 = 24,
exatamente os 24 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:
  • \mathrm{Si} com 4 ligações simples e 0 pares isolados.
  • Cada \mathrm{F} com 3 pares isolados além da ligação \mathrm{Si}\!-\!\mathrm{F}.

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 \mathrm{Si}:
  • 4 ligações simples \mathrm{Si}\!-\!\mathrm{F} → isso são 4 domínios.
  • não há pares isolados no \mathrm{Si} 0 domínios adicionais.
    Logo o número total de domínios eletrônicos ao redor do \mathrm{Si} é 4.

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:
  • 2 domínios → linear (ângulo 180^\circ).
  • 3 domínios → trigonal planar (ângulo 120^\circ).
  • 4 domínios → tetraédrico (ângulo aproximadamente 109{,}5^\circ).
  • 5 domínios → bipiramidal trigonal.
  • 6 domínios → octaédrico.
    No nosso caso temos 4 domínios, 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 \mathrm{Si} tem 4 domínios e 0 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 109{,}5^\circ. Intuitivamente, isso vem de arranjar quatro pontos igualmente afastados na superfície de uma esfera — o tetraedro regular. Então os ângulos \mathrm{F}\!-\!\mathrm{Si}\!-\!\mathrm{F} serão cerca de 109{,}5^\circ.

Passo 8

Comentário sobre hibridização (útil para prova): frequentemente conectamos a geometria tetraédrica com hibridização \mathrm{sp^3} do átomo central. Explicando rápido o que é isso: hibridização é um modelo que mistura orbitais atômicos ( s e p) para formar quatro orbitais equivalentes direcionadas para os vértices do tetraedro. Para \mathrm{Si} formando quatro ligações simples, a configuração \mathrm{sp^3} é compatível com a geometria prevista. Assim, podemos dizer que \mathrm{Si} está \mathrm{sp^3}-hibridizado.

Passo 9

Um exemplo simples para fixar (repetição ajuda na prova): a molécula \mathrm{CH_4} (metano) tem exatamente a mesma contagem de domínios no carbono central (quatro ligações, zero pares isolados) e também é tetraédrica com ângulos \approx 109{,}5^\circ. Então, pensar em \mathrm{SiF_4} como um “análogo” tetraédrico ao \mathrm{CH_4} ajuda a memorizar a forma.

Resposta

Tetraédrica, com ângulos \approx 109{,}5^\circ.

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