Exercícios Resolvidos de Modelo VSEPR/RPECV

Elaboração própria.

Para cada uma das moléculas abaixo, escreva a estrutura de Lewis, as cargas formais de cada átomo, a hibridação do átomo central e a geometria de cada espécie.

a) H 2 O

b) P C l 3

c) P C l 5

d) I 3 -

e) S F 6

f) X e F 4

Passo 1

a) Nossa querida água: H 2 O !

1°. Identificar o átomo central: como não pode ser o H, só nos resta o O.

2°. Ligar todo mundo no átomo central, respeitando a valência:

3°. O terceiro passo a gente só usa quando sobrar átomo sem ligar em ninguém.

4°. Contar o número de elétrons de valência dos átomos da molécula.

O :   1 s 2   2 s 2   2 p 4 ⏟ 8  

H 1   : 1 s ¹ ⏟

Com 1 oxigênio e dois hidrogênio, o número de elétrons de valência será:

1 x 6 + 2 x 1 = 8   e l é t r o n s

Então 8 elétrons precisam aparecer na nossa estrutura!

5°. Completar o octeto da galera.

Os hidrogênios já estão com 2 elétrons cada. Vamos precisar de pares de elétrons no oxigênio.

E a estrutura ficou com os 8 elétrons previstos no 4° passo!

6°. Estudo das cargas formais.

C . F . O = 6 - 6 = 0

C . F . H = 1 - 1 = 0

Agora você pode pegar a tabela lá do fim da teoria e ver que o H 2 O tem 4 pares de elétrons ao redor do átomo central e é do tipo C L 2 E 2 , então a hibridação será s p ³ .

Ou você olha a distribuição eletrônica do O, vê que ele precisa de 4 orbitais e que ele vai ter que hibridizar o orbital s com 3 orbitais p.

Olha aí que quando ele hibridiza o orbital s com 3 orbitais p, o oxigênio fica com dois pares de elétrons e dois orbitais prontos pra fazer ligação! Igualzinho à nossa estrutura de Lewis!

Com hibridação s p 3 o arranjo espacial é tetraédrico e a geometria com apenas dois ligantes é angular (o que também está na tabela da teoria).

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

b) Próxima: P C l 3

1°. Identificar o átomo central: em menor quantidade e menos eletronegativo, o P.

2°. Ligar todo mundo no átomo central:

3°. O terceiro passo a gente só usa quando sobrar átomo sem ligar em ninguém.

4°. Contar o número de elétrons de valência dos átomos da molécula.

P :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 3 ⏟ 15  

C l :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 5 ⏟ 17  

Com 1 fósforo e 3 cloros, o número de elétrons de valência será:

1 x 5 + 3 x 7 = 26   e l é t r o n s

Então 26 elétrons precisam aparecer na nossa estrutura!

5°. Completar o octeto da galera.

E a estrutura ficou com 26 elétrons! Beleza!

6°. Estudo das cargas formais.

C . F . P = 5 - 5 = 0

C . F . C l = 7 - 7 = 0

Cargas formais calculadas!

Agora olha ali pro P. Ele tem 4 pares de elétrons ao redor dele! Então ele precisa de 4 orbitais! A hibridação é s p ³ ! Com essa hibridação ele fica com um par de elétrons isolado e 3 orbitais prontinhos pra ligar!

Como a gente já viu vááárias vezes, essa hibridação leva ao arranjo espacial tetraédrico. Como só temos 3 ligantes, a geometria fica piramidal.

Passo 3

c) Próxima: P C l 5

1°. Identificar o átomo central: em menor quantidade e menos eletronegativo, o P.

2°. Ligar todo mundo no átomo central. A gente não precisa respeitar a valência do P porque ele pode expandir o octeto, beleza?

3°. O terceiro passo a gente só usa quando sobrar átomo sem ligar em ninguém.

4°. Contar o número de elétrons de valência dos átomos da molécula.

P :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 3 ⏟ 15  

C l :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 5 ⏟ 17  

Com 1 fósforo e 5 cloros, o número de elétrons de valência será:

1 x 5 + 5 x 7 = 40   e l é t r o n s

Então 40 elétrons precisam aparecer na nossa estrutura!

5°. Completar o octeto da galera.

E a estrutura ficou com 40 elétrons! Beleza!

6°. Estudo das cargas formais.

C . F . P = 5 - 5 = 0

C . F . C l = 7 - 7 = 0

Cargas formais calculadas!

Agora olha ali pro P. Ele tem 5 pares de elétrons ao redor dele! Então ele precisa de 5 orbitais! Pra disponibilizar 5 orbitais, além de usar o orbital s e 3 orbitais p , ele ainda vai precisar de um orbital d . Por isso a hibridação dele é s p ³ d .

Essa hibridação nos leva ao arranjo bipiramidal trigonal.

Esse arranjo tem duas posições axiais (A) e três posições equatoriais (E):

Como a gente tem 5 ligantes no P C l 5 , todas as posições do arranjo vão estar ocupadas e a geometria da molécula também será bipiramidal trigonal.

Passo 4

d) É a vez do I 3 - .

1°. Identificar o átomo central: to em dúvida entre I, I ou I.

2°. Ligar todo mundo no átomo central:

3°. O terceiro passo a gente só usa quando sobrar átomo sem ligar em ninguém.

4°. Contar o número de elétrons de valência dos átomos da molécula.

I :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 6   4 s 2   3 d 10   4 p 6   5 s 2 ⏟   4 d 10   5 p 5 ⏟   53  

Com 3 iodos e uma carga negativa, o número de elétrons de valência total será:

3 x 7 + 1 x 1 = 22   e l é t r o n s

Então 22 elétrons precisam aparecer na nossa estrutura!

5°. Completando o octeto da galera:

E a estrutura ficou com 20 elétrons! A gente precisa de mais dois elétrons. Esse par de elétrons extra pode ser colocado em qualquer um dos iodos. Na verdade, ele vai ficar deslocalizado pela molécula, afinal todos os iodos atraem esse par de elétrons extra da mesma forma. A estrutura mais significativa vai ser aquela com as melhores cargas formais:

O número de elétrons está ok: 22! Bora ver essas cargas formais!

6°. Estudo das cargas formais.

Para a primeira estrutura:

C . F . I 1 = 7 - 9 = - 2

C . F . I 2 = 7 - 6 = + 1

C . F . I 3 = 7 - 7 = 0

Para a segunda estrutura:

C . F . I 1 = 7 - 7 = 0

C . F . I 2 = 7 - 8 = - 1

C . F . I 3 = 7 - 7 = - 0

Para a terceira estrutura:

C . F . I 1 = 7 - 7 = 0

C . F . I 2 = 7 - 6 = + 1

C . F . I 3 = 7 - 9 = - 2

Parece que a melhor estrutura de Lewis pro I 3 - é a segunda mesmo.

E nessa estrutura o I central tem 5 pares de elétrons. Então, além de usar o orbital s e os três orbitais p , ele vai precisar de um orbital d . A hibridação fica s p ³ d , o que nos leva ao arranjo espacial bipiramidal trigonal.

Com apenas dois ligantes, os elétrons não ligantes ficam o mais distante possível (ângulo de 120° na base triangular). Os iodos vão ocupar as posições axiais, e a geometria da molécula será linear:

Passo 5

e) S F 6 :

1°. Identificar o átomo central: em menor quantidade e menos eletronegativo, o S .

2°. Ligar todo mundo no átomo central:

3°. O terceiro passo a gente só usa quando sobrar átomo sem ligar em ninguém.

4°. Contar o número de elétrons de valência dos átomos da molécula.

S :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 4 ⏟ 16  

F :   1 s 2   2 s 2   2 p 5 ⏟ 9  

Com 1 enxofre e 6 flúors, o número de elétrons de valência na molécula será:

1 x 6 + 6 x 7 = 48   e l é t r o n s

Então 48 elétrons precisam aparecer na nossa estrutura!

5°. Completar o octeto da galera.

E a estrutura ficou com 48 elétrons! Beleza!

6°. Estudo das cargas formais.

C . F . S = 6 - 6 = 0

C . F . F = 7 - 7 = 0

Cargas formais calculadas!

Agora olha ali pro S. Ele tá com 6 pares de elétrons ao redor dele! Então ele precisa de 6 orbitais! O que significa que ele vai usar um orbital s , três orbitais p e ainda dois orbitais d . A hibridação será do tipo s p ³ d ² .

Essa hibridação nos leva ao arranjo espacial octaédrico! Como a molécula tem 6 ligantes, a geometria também será octaédrica!

Passo 6

-

f) X e F 4 :

1°. Identificar o átomo central: em menor quantidade e menos eletronegativo, o X e

2°. Ligar todo mundo no átomo central:

3°. O terceiro passo a gente só usa quando sobrar átomo sem ligar em ninguém.

4°. Contar o número de elétrons de valência dos átomos da molécula.

X e :   1 s 2   2 s 2   2 p 6   3 s 2   3 p 6   4 s 2   3 d 10   4 p 6   5 s 2 ⏟   4 d 10   5 p 6 ⏟ 54  

F :   1 s 2   2 s 2   2 p 5 ⏟ 9  

Com 1 xenônio e 4 flúors (qual o plural de flúor, gente?), o número de elétrons de valência na molécula será:

1 x 8 + 4 x 7 = 36   e l é t r o n s

Então 36 elétrons precisam aparecer na nossa estrutura!

5°. Completar o octeto da galera.

E a estrutura ficou com 36 elétrons! Beleza!

6°. Estudo das cargas formais.

C . F . X e = 8 - 8 = 0

C . F . F = 7 - 7 = 0

Cargas formais calculadas!

Agora olha ali pro Xe. Ele tá com 6 pares de elétrons ao redor dele! Então ele precisa de 6 orbitais! O que significa que ele vai usar um orbital s , três orbitais p e ainda dois orbitais d . A hibridação será do tipo s p ³ d ² .

Essa hibridação nos leva ao arranjo espacial octaédrico! Como a molécula tem 4 ligantes, a molécula coloca os dois pares de elétrons não ligantes o mais longe possível e fica com geometria quadrado planar:

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