Desenhe a estrutura de Lewis para cada um dos seguintes íons ou moléculas, e, utilizandose do modelo VSEPR, determine seu arranho e sua geometria molecular: (a) CBr4; (b) BCl3; © NF3; (d) SO3; (e) CS2; (f) BrO3^-; (g) SeF4; (h) ICl4^-; (i) H3 O^+; (j) XeF4.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para desenharmos as estruturas de Lewis para cada íon ou molécula listada e, usando o modelo VSEPR, determinar o arranjo eletrônico e a geometria molecular. Vamos precisar entender como distribuir os elétrons de valência, identificar pares ligados e isolados, e aplicar a teoria VSEPR para descobrir a forma das moléculas.

Passo 2

Vamos começar com a primeira molécula: CBr4.
Primeiro, contamos os elétrons de valência:
  • Carbono © tem 4 elétrons de valência.
  • Cada bromo (Br) tem 7 elétrons de valência.
    Total de elétrons de valência: 4 + (4 times 7) = 32 elétrons.
Desenhando a estrutura de Lewis:
  • O carbono está no centro ligado a 4 bromos.
  • Cada ligação C-Br usa 2 elétrons.
  • Isso totaliza 4 times 2 = 8 elétrons.
  • Restam 32 - 8 = 24 elétrons para distribuir como pares isolados nos bromos.
Cada bromo terá 3 pares isolados, totalizando 6 elétrons por bromo.
Agora, aplicando o modelo VSEPR:
  • O carbono tem 4 pares ligados e nenhum par isolado.
  • Isso corresponde a uma geometria tetraédrica.

Passo 3

Próxima molécula: BCl3.
Elétrons de valência:
  • Boro (B) tem 3 elétrons de valência.
  • Cada cloro (Cl) tem 7 elétrons de valência.
    Total: 3 + (3 times 7) = 24 elétrons.
Estrutura de Lewis:
  • O boro no centro ligado a 3 cloros.
  • Cada ligação B-Cl usa 2 elétrons.
  • Total de elétrons usados: 3 times 2 = 6.
  • Restam 24 - 6 = 18 elétrons para os cloros.
Cada cloro terá 3 pares isolados.
Aplicando VSEPR:
  • Boro tem 3 pares ligados e nenhum isolado.
  • Geometria trigonal plana.

Passo 4

Agora, NF3.
Elétrons de valência:
  • Nitrogênio (N) tem 5 elétrons.
  • Cada flúor (F) tem 7 elétrons.
    Total: 5 + (3 times 7) = 26 elétrons.
Estrutura de Lewis:
  • Nitrogênio no centro ligado a 3 flúor.
  • Cada N-F usa 2 elétrons.
  • Total: 3 times 2 = 6 elétrons.
  • Restam 26 - 6 = 20 elétrons para os flúor e para o nitrogênio.
Cada flúor tem 3 pares isolados (6 elétrons cada).
Nitrogênio terá um par isolado.
Aplicando VSEPR:
  • Nitrogênio tem 3 pares ligados e 1 isolado.
  • Arranjo eletrônico tetraédrico.
  • Geometria molecular piramidal trigonal.

Passo 5

Vamos para SO3.
Elétrons de valência:
  • Enxofre (S) tem 6 elétrons.
  • Cada oxigênio (O) tem 6 elétrons.
    Total: 6 + (3 times 6) = 24 elétrons.
Estrutura de Lewis:
  • Enxofre no centro ligado a 3 oxigênios.
  • Cada S-O usa 2 elétrons.
  • Total: 3 times 2 = 6 elétrons.
  • Restam 24 - 6 = 18 elétrons para os oxigênios.
Cada oxigênio tem 3 pares isolados.
Não há pares isolados no enxofre.
Aplicando VSEPR:
  • Enxofre tem 3 pares ligados e nenhum isolado.
  • Geometria trigonal plana.

Passo 6

Seguimos com CS2.
Elétrons de valência:
  • Carbono © tem 4 elétrons.
  • Cada enxofre (S) tem 6 elétrons.
    Total: 4 + (2 times 6) = 16 elétrons.
Estrutura de Lewis:
  • Carbono no centro ligado a 2 enxofréis.
  • Cada C-S precisa ter ligações múltiplas para completar a octet do carbono e dos enxofres.
  • Usamos ligações duplas: C=S.
Total de elétrons usados: 2 times 4 = 8 elétrons.
Restam 16 - 8 = 8 elétrons para os enxofres.
Cada enxofre tem 2 pares isolados.
Aplicando VSEPR:
  • Carbono tem 2 pares ligados e nenhum isolado.
  • Arranjo linear.

Passo 7

Próximo, BrO3^-.
Elétrons de valência:
  • Bromo (Br) tem 7 elétrons.
  • Cada oxigênio (O) tem 6 elétrons.
  • O íon tem carga -1, adicionando 1 elétron.
    Total: 7 + (3 times 6) + 1 = 26 elétrons.
Estrutura de Lewis:
  • Bromo no centro ligado a 3 oxigênios.
  • Usamos ligações duplas para completar o octet.
  • Total de ligações: 3 duplas = 12 elétrons.
  • Restam 26 - 12 = 14 elétrons.
Cada oxigênio tem 3 pares isolados e o bromo tem um par isolado.
Aplicando VSEPR:
  • Bromo tem 3 pares ligados e 1 isolado.
  • Arranjo tetraédrico eletrônico.
  • Geometria trigonal pyramidal.

Passo 8

Agora, SeF4.
Elétrons de valência:
  • Selênio (Se) tem 6 elétrons.
  • Cada flúor (F) tem 7 elétrons.
    Total: 6 + (4 times 7) = 34 elétrons.
Estrutura de Lewis:
  • Selênio no centro ligado a 4 flúor.
  • Cada ligação Se-F usa 2 elétrons.
  • Total: 4 times 2 = 8 elétrons.
  • Restam 34 - 8 = 26 elétrons.
Cada flúor tem 3 pares isolados.
Selênio tem 1 par isolado.
Aplicando VSEPR:
  • Selênio tem 4 pares ligados e 1 isolado.
  • Arranjo trigonal bipiramidal.
  • Geometria molecular see-saw.

Passo 9

Seguimos com ICl4^-.
Elétrons de valência:
  • Iodo (I) tem 7 elétrons.
  • Cada cloro (Cl) tem 7 elétrons.
  • Íon tem carga -1, adicionando 1 elétron.
    Total: 7 + (4 times 7) + 1 = 36 elétrons.
Estrutura de Lewis:
  • Iodo no centro ligado a 4 cloros.
  • Cada ligação I-Cl usa 2 elétrons.
  • Total: 4 times 2 = 8 elétrons.
  • Restam 36 - 8 = 28 elétrons.
Cada cloro tem 3 pares isolados.
Iodo tem 2 pares isolados.
Aplicando VSEPR:
  • Iodo tem 4 pares ligados e 2 isolados.
  • Arranjo octaédrico eletrônico.
  • Geometria molecular octaédrica.

Passo 10

Vamos para H3O^+.
Elétrons de valência:
  • Oxigênio (O) tem 6 elétrons.
  • Cada hidrogênio (H) tem 1 elétron.
  • Íon tem carga +1, removendo 1 elétron.
    Total: 6 + (3 times 1) - 1 = 8 elétrons.
Estrutura de Lewis:
  • Oxigênio no centro ligado a 3 hidrogênios.
  • Cada O-H usa 2 elétrons.
  • Total: 3 times 2 = 6 elétrons.
  • Restam 8 - 6 = 2 elétrons.
Oxigênio tem 1 par isolado.
Aplicando VSEPR:
  • Oxigênio tem 3 pares ligados e 1 isolado.
  • Arranjo tetraédrico eletrônico.
  • Geometria molecular piramidal trigonal.

Passo 11

Finalmente, XeF4.
Elétrons de valência:
  • Xenônio (Xe) tem 8 elétrons.
  • Cada flúor (F) tem 7 elétrons.
    Total: 8 + (4 times 7) = 36 elétrons.
Estrutura de Lewis:
  • Xenônio no centro ligado a 4 flúor.
  • Cada Xe-F usa 2 elétrons.
  • Total: 4 times 2 = 8 elétrons.
  • Restam 36 - 8 = 28 elétrons.
Cada flúor tem 3 pares isolados.
Xenônio tem 2 pares isolados.
Aplicando VSEPR:
  • Xenônio tem 4 pares ligados e 2 isolados.
  • Arranjo octaédrico eletrônico.
  • Geometria molecular octaédrica.

Resposta

As estruturas de Lewis e as geometrias moleculares determinadas pelo modelo VSEPR são:
a) CBr4: Geometria tetraédrica.
b) BCl3: Geometria trigonal plana.
c) NF3: Geometria piramidal trigonal.
d) SO3: Geometria trigonal plana.
e) CS2: Geometria linear.
f) BrO3^-: Geometria trigonal piramidal.
g) SeF4: Geometria see-saw.
h) ICl4^-: Geometria octaédrica.
i) H3O^+: Geometria piramidal trigonal.
j) XeF4: Geometria octaédrica.

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