Exercícios Resolvidos de Modelo VSEPR/RPECV

USP – Lista de Exercícios sobre Ligações Químicas. PQI 2110. Questão 4.5. Modificada.

Considere as moléculas Equation , Equation , Equation , Equation e Equation . Defina suas geometrias moleculares e ânguloes de ligação. Com base nesses dados, identifique eventuais estados hibridizados e momentos de dipolo elétrico nestas moléculas.

Passo 1

Respira fundo e vai:

Pra começar, precisamos das estruturas de Lewis:

1°. Identificar o átomo central: considerando aquela história do cara que está em menor quantidade, os átomos centrais serão C, O, N, B e Si né?

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.

Equation

Equation

Equation

Equation

Equation

Equation

Equation

Equation

A contagem de elétrons de valência fica assim:

Pro Equation , com um carbono e dois oxigênios:

Equation

Pro Equation , com um oxigênio e doi hidrogênios:

Equation

Pro Equation , com um nitrogênio e três flúores:

Equation

Pro Equation , com um boro e três iodos:

Equation

Pro Equation , com um silício e quatro hidrogênios:

Equation

Elétrons contados, vamos pro próximo passo.

5°. Completar o octeto da galera.

Bora encher aquelas estruturas de dois pontinhos, até todo mundo ficar com 8 elétrons (com exceção do hidrogênio, que completa o octeto com dois).

O Equation ficou com 20 elétrons e precisa ficar com 16: precisamos fazer ligações múltiplas.

O Equation já tá comportadinho, com os 8 elétrons calculados no 4° passo.

O Equation também não vai dar dor de cabeça.. 26 elétrons, como queremos.

O Equation ficou com 26 elétrons e só pode ter 24. A solução “normal” seria fazermos ligação múltipla. Mas se você forçar muuuuuuuito a sua memória, talvez consiga lembrar que num tempo longínquo comentamos que o boro é um cara estranho e às vezes completa um pseudoocteto com 6 elétrons. Bem.. é isso que ele vai fazer aqui. Vamos tirar aquele par de elétrons não ligante dele.

O Equation tambémm tá comportado.. 8 elétrons. Nenhuma alteração precisa ser feita.

Com as alterações, nossas estruturas ficam assim:

6°. Estudo das cargas formais.

Equation

Equation

Equation

Equation

Equation

Equation

Equation

Equation

Que coisa mais linda! Estruturas de Lewis prontas.

Aí você quase fica feliz.. e lembra que só foi a metade da questão.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

O enunciado pede pra achar a hibridação pela geometria, e não o contrário.

Pro Equation , colocando as ligações o mais distante possível, a gente fica com a geometria linear, onde o ângulo entre as ligações é de 180°.

Essa geometria (e esse arranjo) são típicos da hibridação Equation . Também poderia ser Equation , caso houvesses 5 pares de elétrons ao redor do átomo central e só dois ligantes.

Com essa hibridação, o carbono “guarda” dois orbitais Equation para as ligações Equation .

Quanto ao momento dipolo da molécula: cada ligação C=O é polar, uma vez que a eletronegatividade do C é diferente da eletronegatividade do O. Como o O é mais eletronegativo, o momento dipolo parte do carbono em direção ao oxigênio.

Agora, como as ligações estão distantes por 180°, com um vetor momento dipolo apontando pra cada lado, o vetor resultante é nulo e a molécula é apolar!

Passo 3

Na molécula de água, agora.

O oxigênio coloca aqueles quatro elétrons o mais distante possível uns dos outros. Com isso forma um arranjo tetraédrico, típico da hibridação Equation .

No tetraedro os ângulos entre as ligações é de 109,5°. Porém, na molécula de água, com duas posições sendo ocupadas por pares de elétrons isolados (não ligantes), com maior repulsão, o ângulo entre os dois hidrogênios diminui um pouco, ficando em torno de 104°,105°.

Bem, no arranjo tetraédrico om dois ligantes, a geometria da molécula é angular.

As ligações O-H são polares e o polo negativo é o oxigênio. Considerando a geometria angular, os momentos dipolo vão se anular na horizontal, mas serão somados na vertical: a molécula de água é polar!

Passo 4

Na molécula de Equation , o nitrogênio tem 4 pares de elétrons pra acomodar. E colocando eles o mais longe possível, o arranjo espacial fica tetraédrico.

Os ângulos entre as ligações de um tetraedro comum seria 109,5°. Como uma das posições é ocupada por um par de elétrons não ligante, que oferece mais repulsão, as outras ligações vão se aproximar um pouco, formando ângulos de cerca de 107° entre si.

O arranjo tetraédrico é típico da hibridação Equation .

Como só existem ligantes em três posições, a geometria fica piramidal.

As N-F são polares, sendo o F mais eletronegativo. Considerando a geometria piramidal, o momento dipolo total/resultante da molécula é diferente de zero, e a molécula é polar.

Passo 5

Nossa estrutura de Lewis pro Equation mostra 3 pares de elétrons no boro. Afastando esses pares de elétrons o máximo possível, a molécula vai se organizar num arranjo espacial trigonal planar. Sem pares de elétrons não ligantes, todas as posições são ocupadas por ligantes e a geometria também será trigonal planar.

Assim os ângulos entre as ligações serão de 120°. Como as três ligações são equivalentes, não há distorções nos ângulos: a molécula é um triângulo planar “perfeito”.

O arranjo trigonal planar é típico da hibridação Equation .

Embora cada ligação B-I seja polar, o momento dipolo resultante é nulo e a molécula é apolar.

Passo 6

Nossa estrutura de Lewis pro Equation mostra 4 pares de elétrons no silício. Afastando esses pares de elétrons o máximo possível, a molécula vai se organizar num arranjo espacial tetraédrico, onde os ângulos entre as ligções são de, aproximadamente, 109,5°.

O arranjo tetraédrico é típico da hibridação Equation .

Como todas as posições são ocupadas por ligantes (nenhum par de elétrons não ligante), não há distorções e a geometria da molécula é tetraédrica perfeita.

As ligações Si-H são polares, mas o momento dipolo resultante é nulo, tal que a molécula de Equation é apolar.

Resposta

Equation : geometria linear, ângulo de 180°, hibridação Equation , molécula apolar.

Equation : geometria angular, ângulo s p ³ , molécula polar.

Equation : geometria trigonal piramidal, ângulo s p ³ , molécula polar.

Equation : geometria trigonal planar, ângulo de 120°, hibridação Equation , molécula apolar.

Equation : geometria tetraédrica, ângulo de 109,5°, hibridação Equation , molécula apolar.

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