O carbânion formado a partir do metano: [CH3]^-, o carbocátion [CH3]^+ e o metano CH4, são compostos formados por carbono e hidrogênio, mas em cada um destes casos, a geometria assumida em torno do átomo de carbono é diferente. Justifique e indique qual é esta geometria, em cada caso.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada na questão que você trouxe. A gente tem três compostos: o carbânion [CH3]^-, o carbocátion [CH3]^+ e o metano CH4. Todos eles têm carbono e hidrogênio, mas a geometria ao redor do átomo de carbono muda em cada caso. Nosso objetivo aqui é justificar e identificar qual é essa geometria para cada um desses compostos. Para isso, vamos usar a teoria VSEPR, que ajuda a prever a forma das moléculas com base na repulsão entre pares de elétrons.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o metano ( CH4). Nesse caso, o carbono está ligado a quatro átomos de hidrogênio. Segundo a teoria VSEPR, a geometria molecular depende do número de pares de elétrons ao redor do átomo central. No metano, o carbono tem quatro pares de elétrons ligados aos hidrogênios e nenhum par isolado. Isso resulta em uma geometria tetraédrica, com ângulos de aproximadamente 109,5 graus entre os átomos de hidrogênio.

Passo 3

Agora, vamos considerar o carbânion [CH3]^-. Aqui, o carbono possui uma carga negativa, o que significa que há um par de elétrons extra. Portanto, além dos três pares ligados aos hidrogênios, temos um par isolado de elétrons. De acordo com a teoria VSEPR, três pares ligados e um par isolado resultam em uma geometria trigonal piramidal. Essa geometria tem uma forma semelhante a uma pirâmide com uma base triangular, e os ângulos de ligação são um pouco menores que os do tetraédrico devido à repulsão do par isolado.

Passo 4

Por fim, vamos analisar o carbocátion [CH3]^+. Nesse caso, o carbono tem uma carga positiva, o que significa que perdeu um par de elétrons. Assim, temos apenas três pares de elétrons ligados aos hidrogênios e nenhum par isolado. A teoria VSEPR nos diz que três pares de elétrons ao redor do átomo central resultam em uma geometria trigonal plana, com os hidrogênios dispostos nos cantos de um triângulo plano e ângulos de aproximadamente 120 graus entre eles.

Resposta

  • Metano ( CH4): Geometria tetraédrica.
  • Carbânion ( [CH3]^-): Geometria trigonal piramidal.
  • Carbocátion ( [CH3]^+): Geometria trigonal plana.

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