Geometria Molecular: Introdução à Teoria da Ligação de Valência e RPECV, Notas de estudo de Geometria

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Campus XXE 2º ano do Ensino Médio Integrado Profº MsC. Carlos Augusto Cabral Kramer 1

Geometria Molecular

Princípio | Arranjo eletrônico| Geometrias

INTRODUÇÃO 2 Já sabemos que o carbono forma 4 ligações. Mas como estas ligações estão organizadas no espaço? Será que estas quatro ligações do carbono assumiriam um arranjo planar? Seria o arranjo espacial do carbono como um losango ou uma pipa?

4 Numa molécula existem zonas de atração e repulsão eletrostática, como as repulsões entre os pares eletrônicos da ligação e outros elétrons da molécula, assim, as ligações irão assumir posições onde terão repulsão eletrostática e estérica mínima Na água os núcleos dos hidrogênios se repelem entre si, assim como os pares de elétrons das ligações também se repelem entre si e com o pares elétrons livres do oxigênio INTRODUÇÃO Arranjo espacial do etanol

5 Relembrando: Pela teoria da ligação de valência (TLV), as ligações são formadas pela sobreposição de orbitais atômicos e o par eletrônico fica contido nesta sobreposição – isto é a ligação química INTRODUÇÃO Formação da ligação do H 2

7 AS CUNHAS Para representar as orientações espaciais das ligações químicas, nós utilizamos as cunhas. Para indicar que uma ligação está no plano usamos uma reta normal, para indicar a ligação atrás do plano usamos uma cunha tracejada e para indicar a ligação à frente de plano usamos a cunha fechada Vejamos o exemplo do tricloreto de boro (BCl 3 )

Plano

8 Para entender a geometria molecular, precisamos entender antes o arranjo eletrônico do átomo central, isto é, como estão dispostos espacialmente os pares eletrônicos ligantes e não ligantes (pares eletrônicos livres) MODELO RPECV Isto é:

• Dois pares eletrônicos ao redor do átomo central = arranjo eletrônico linear
• Três pares eletrônicos ao redor do átomo central = arranjo eletrônico trigonal plano
• Quatro pares eletrônicos ao redor do átomo central = arranjo eletrônico tetraédrico

10 COMO ENCONTRAR O ARRANJO ELETRÔNICO Encontre o arranjo eletrônico do Ácido cianídrico (HCN) Estrutura de Lewis H C N Ligações múltiplas contam como se fossem ligações simples para a determinação do arranjo eletrônico, assim, é como se o carbono possuísse apenas 2 pares eletrônicos ao seu redor Arranjo eletrônico linear

11 COMO ENCONTRAR O ARRANJO ELETRÔNICO Encontre o arranjo eletrônico do tricloreto de boro (BCl 3 ) Estrutura de Lewis Arranjo eletrônico Trigonal plano

13 COMO ENCONTRAR O ARRANJO ELETRÔNICO Encontre o arranjo eletrônico do ácido perclórico (HClO 4 ) Estrutura de Lewis do ácido perclórico (HClO 4 ) Arranjo eletrônico tetraédrico

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GEOMETRIA MOLECULAR

Conhecendo a estrutura eletrônica dos pares eletrônicos do átomo central, podemos prever a geometria molecular, para isso iremos apenas focar atenção nos pares eletrônicos ligantes, isto é, nas ligações

O

H

Assim, embora o arranjo eletrônico da água H

seja tetraédrico, sua geometria molecular é ANGULAR

16 GEOMETRIA MOLECULAR A geometria irá depender do número estérico (zonas de repulsão) ao redor do átomo centra, isto é, o somatório dos pares de elétrons livres e do número de átomos ligados (para eletrônicos ligantes) Para entender melhor vamos colocar denominar genericamente (método AXE): A: Representa o átomo central Xn: Átomos ligado ao átomo central, onde n é o número de átomos ligados En: Pares eletrônicos LIVRES ao redor do átomo central, onde n é o número de pares eletrônicos Por exemplo: Água possui configuração AX 2 E 2

17 GEOMETRIA MOLECULAR

Configuração AX

2 Numero estérico 2

Neste tipo de configuração o ângulo de 180º entre as ligações garante menor repulsão eletrostática e estérica Exemplos: CO 2 , CSO, HCN, SiO 2

• Arranjo eletrônico: Linear
• Geometria Molecular: Linear

19 GEOMETRIA MOLECULAR

Configuração AX

2

E

1 Numero estérico 3

Aprox 120º

Neste tipo de configuração o ângulo aproximado de 120 º entre as ligações garante menor repulsão eletrostática e estérica Exemplos: SO 2

• Arranjo eletrônico: Trigonal plana
• Geometria Molecular: Angular

20 GEOMETRIA MOLECULAR A geometria irá depender do número de pares de elétrons

Aprox 120º

Mas por que aproximadamente 120º? A resposta está nos pares eletrônicos livres, pois eles são mais “repelentes” que os pares que de elétrons em ligação, primeiro porque eles estão mais pertos do átomo central. E os elétrons da ligação também são atraídos pelo núcleo do átomo da ligação, distanciando do átomo central