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Geometria Molecular

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A forma como as moléculas se agrupam podem nos ajudar a compreender como elas atuam, suas propriedades, as cores das flores, os odores, os princípios ativos de medicamentos, como afetam as propriedades dos materiais. O nosso pensamento, a percepção, a forma como aprendemos e a atividades delas no nosso organismo estão relacionados com as configurações geométricas das moléculas no espaço. Os cientistas a partir do século XX descobriram que mudanças nas estruturas moleculares podem acelerar o processo de fotossíntese, atrair abelhas, produzir uma vitamina, explicar a variação nas tonalidades de cores das folhas e flores, por exemplos.

Através de um modelo teórico podemos entender como os átomos estão dispostos no arranjo molecular, em um espaço tridimensional.

Geometria Molecular

O Modelo VSEPR, teoria da repulsão dos pares de elétrons da camada de valência

A teria da repulsão dos pares de elétrons nos fornece informações que nos ajudam a prevê e determinar a geometria molecular de um agrupamento de átomos. A teoria de compartilhamentos de elétrons de Lewis, nos fornece uma base para predizer a probabilidade de encontrar um par de elétrons em uma ligação covalente, a fim de obter uma configuração estável de um gás nobres.

O modelo VSEPR nos apresenta a seguinte base conceitual, em regiões de alta concentrações de elétrons, tanto átomos ligados entre si, quanto pares isolados de um átomo central de uma molécula, o arranjo molecular se constitui de modo a reduzir as repulsões causadas pelos pares de elétrons. O modelo amplia a teoria de Lewis e ajuda a prevê os ângulos de ligação entre os átomos, parte do princípio que os elétrons são cargas de mesma natureza, se repelem, dessa forma, os pares de elétrons se afastam o máximo possível atribuindo estabilidade à estrutura molecular.

O modelo estabelece algumas regras para determinar a forma de uma molécula:

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1 – Determinar quantos átomos e pares elétrons e pares isolados estão presentes no átomo central, podendo escrever a estrutura de Lewis da molécula.

2 – Identifique os pares isolados, o arranjo dos elétrons e os átomos, tratando as ligações múltiplas como se fosse uma ligação simples.

3 – Localize os átomos e a forma molecular.

4 – Preveja a molécula de modo que os pares isolados fiquem mais distantes possível uns dos outros dos pares ligantes. A repulsão atua da seguinte forma:

Par isolado-par isolado > par isolado-átomo > átomo-átomo.

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Exemplo:

Geometria Molecular

A estrutura real da amônia é uma pirâmide trigonal ou piramidal trigonal. Ao todo são 8 elétrons, 4 pares de elétrons, 3 pares ligantes e 1 isolado. Esse par isolado exerce uma força eletrostática significativa que causa uma angulação dos H ligados ao N, o que configura essa geometria, essa é a configuração mais estável da molécula de amônia. Os ângulos diminuem conforme os pares de elétrons aumentam.

Exemplos:

Geometria Molecular

 As principais geometrias moleculares são:

Linear: moléculas diatômicas, aquelas formadas por somente por dois átomos. Toda molécula diatômica é linear e forma um ângulo de 180º. Exemplos: HCl, HBr, H2, O2, CO.

Geometria Molecular

Para moléculas com três átomos, cujo o átomo central tem todos seus elétrons compartilhados a forma linear pode ser determinada.

Exemplo:

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É o caso do CO2 também:

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Angulares: moléculas triatômicas com um ou dois pares de elétrons isolados.

Exemplos:

Geometria Molecular

Geralmente, a geometria angular nos aponta uma angulação de 109º28’, contudo, há algumas exceções como observamos na molécula de água. Há dois pares de elétrons isolados, a interação entre o H e o O são do tipo ligação de hidrogênio, devido a diferença de eletronegatividade entre esses elementos e o tamanho do raio atômico do oxigênio, a distância entre os H na molécula é menor, por isso o ângulo correspondente é 104º,5’. Outro exemplo ocorre com a molécula do dióxido de enxofre SO2. O átomo central é o S e possui um par de elétrons isolados e faz uma ligação coordenada com um dos oxigênios, o ângulo resultante é de 120º.

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Trigonal plana: moléculas constituídas formada por 4 átomos, em que o átomo central não apresenta elétrons desemparelhados.

Exemplo:

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Pirâmide trigonal ou piramidal: moléculas constituídas por 4 átomos, em que o átomo central possui um par de elétrons desemparelhados.

Exemplo:

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Tetraédrica: formada por 5 átomos, sendo um o átomo central, não apresentam elétrons desemparelhados, todos os ângulos são iguais as 109º,28’.

Exemplo: CH4

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Bipirâmide trigonal: constituídas por 6 átomos, sendo 1 o átomo central.

Exemplo:

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Octaédrica: constituídas por 7 átomos, sendo 1 o átomo central.

Exemplo:

Geometria Molecular

Podemos determinar pelas fórmulas do modelo VSEPR.

Fórmula Geometria
AX2 LINEAR
AX2E ANGULAR
AX3 TRIGONAL PLANA
AX3E PIRÂMIDE TRIGONAL
AX4 TETRAÉDRICA
AX5 BIPIRAMIDE TRIGONAL
AX6 OCTAÉDRICA

Por essa representação: A – é o átomo central; X – quantidade de átomos ligados; E – par isolado de elétrons.

Exercícios Resolvidos

1) Utilizando as estruturas de Lewis e a teoria do modelo VSEPR, preveja a forma geométrica de cada uma das espécies seguintes:

a) PCl4F

b) COCl2

Resolução:

a) Bipirâmide trigonal.

geometria-molecular-13

b) Trigonal Plana

geometria-molecular-14

Bons Estudos!

David Pancieri Peripato

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