Utilize as estruturas de Lewis e a teoria VSEPR para dizer a forma geométrica das moléculas a seguir. Diga se são polares ou apolares e quais os ângulos de ligação entre o átomo central e cada átomo a seu redor: CO2, CCl4, NH3, H2 O, SO2, SO3, PCl3, PCl5, CH4, CH3 CH2 OH (etanol), CH2 Cl2, CCl4, SF4, BF3, H2 S.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado pede para a gente usar as estruturas de Lewis e a teoria VSEPR para descobrir a forma geométrica de várias moléculas. Além disso, precisamos dizer se elas são polares ou apolares e quais são os ângulos de ligação entre o átomo central e os átomos ao redor. Para isso, vamos precisar entender como desenhar estruturas de Lewis e aplicar a teoria VSEPR para prever a geometria molecular.

Passo 2

Primeiro, vamos recapitular rapidinho o que são as estruturas de Lewis e a teoria VSEPR. As estruturas de Lewis são representações que mostram os pares de elétrons compartilhados (ligações covalentes) e os pares de elétrons não compartilhados nos átomos de uma molécula. Já a teoria VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) nos ajuda a prever a forma geométrica das moléculas com base na repulsão entre os pares de elétrons ao redor do átomo central. Quanto mais pares de elétrons, mais repulsão e diferentes formas geométricas podem surgir.

Passo 3

Vamos começar com a molécula CO2 (dióxido de carbono). O carbono é o átomo central e está ligado a dois oxigênios. Desenhando a estrutura de Lewis, vemos que o carbono faz duas ligações duplas com cada oxigênio e não tem pares de elétrons não compartilhados. Segundo a teoria VSEPR, com apenas duas regiões de elétrons, a geometria é linear, com ângulos de 180°. Além disso, CO2 é apolar porque a molécula é linear e as ligações se cancelam.

Passo 4

Agora, CCl4 (tetracloreto de carbono). O carbono está no centro ligado a quatro cloretos, todas as ligações são simples e não há pares de elétrons não compartilhados. A geometria prevista pela VSEPR é tetraédrica, com ângulos de 109,5°. Como todas as ligações são iguais e a geometria é simétrica, CCl4 é apolar.

Passo 5

Vamos para NH3 (amoníaco). O nitrogênio é o átomo central, ligado a três hidrogênios e possui um par de elétrons não compartilhados. A teoria VSEPR prevê uma geometria trigonal piramidal com ângulos ligeiramente menores que 109,5° devido ao par solitário. Como há uma distribuição desigual dos elétrons, NH3 é polar.

Passo 6

Seguinte, H2O (água). O oxigênio está no centro ligado a dois hidrogênios e tem dois pares de elétrons não compartilhados. A geometria é angular ou em “V”, com ângulos de ligação aproximadamente 104,5°. Devido à forma assimétrica e aos pares solitários, a água é polar.

Passo 7

Agora, SO2 (dióxido de enxofre). O enxofre é o átomo central, ligado a dois oxigênios e possui um par de elétrons não compartilhados. A geometria é angular, com ângulos menores que 120°, e a molécula é polar devido à distribuição desigual dos elétrons.

Passo 8

Vamos para SO3 (trióxido de enxofre). O enxofre está no centro ligado a três oxigênios sem pares de elétrons não compartilhados. A geometria é trigonal plana, com ângulos de 120°. Como é simétrica, SO3 é apolar.

Passo 9

Seguimos para PCl3 (triclorofosfina). O fósforo é o átomo central, ligado a três cloretos e possui um par de elétrons não compartilhados. A geometria é trigonal piramidal, com ângulos próximos a 107°. A molécula é polar devido à presença do par solitário.

Passo 10

Agora, PCl5 (pentacloreto de fósforo). O fósforo está no centro ligado a cinco cloretos sem pares de elétrons não compartilhados. A geometria é trigonal bipiramidal, com ângulos de 90° e 120°. Como é simétrica, PCl5 é apolar.

Passo 11

Vamos para CH4 (metano). O carbono é o átomo central, ligado a quatro hidrogênios sem pares de elétrons não compartilhados. A geometria é tetraédrica, com ângulos de 109,5°. Como todas as ligações são iguais e a molécula é simétrica, CH4 é apolar.

Passo 12

Seguimos para CH3CH2OH (etanol). O átomo de carbono central está ligado a outros átomos e ao grupo hidroxila. A molécula possui uma geometria mais complexa, mas a parte da hidroxila confere polaridade à molécula como um todo.

Passo 13

Agora, CH2Cl2 (dicloreto de metileno). O carbono central está ligado a dois hidrogênios e dois cloretos. A geometria é tetraédrica, mas devido à diferença de eletronegatividade entre H e Cl, a molécula é polar.

Passo 14

Já vimos CCl4 antes, que é apolar com geometria tetraédrica e ângulos de 109,5°.

Passo 15

Vamos para SF4 (tetrafluoreto de enxofre). O enxofre está no centro ligado a quatro flúor e possui um par de elétrons não compartilhados. A geometria é dobrada bipiramidal, com ângulos ligeiramente menores que 90° e 120°. Devido à distribuição dos pares, SF4 é polar.

Passo 16

Agora, BF3 (trifluoreto de boro). O boro é o átomo central, ligado a três flúor sem pares de elétrons não compartilhados. A geometria é trigonal plana, com ângulos de 120°. Como é simétrica, BF3 é apolar.

Passo 17

Por fim, H2S (sulfeto de hidrogênio). O enxofre está no centro ligado a dois hidrogênios e possui dois pares de elétrons não compartilhados. A geometria é angular, com ângulos de aproximadamente 104°. Devido à distribuição dos pares, H2S é polar.

Resposta

Resumindo, as formas geométricas, polaridades e ângulos de ligação das moléculas são:
  • CO2: Linear (180°), apolar.
  • CCl4: Tetraédrica (109,5°), apolar.
  • NH3: Trigonal piramidal (~107°), polar.
  • H2O: Angular (~104,5°), polar.
  • SO2: Angular (<120°), polar.
  • SO3: Trigonal plana (120°), apolar.
  • PCl3: Trigonal piramidal (~107°), polar.
  • PCl5: Trigonal bipiramidal (90° e 120°), apolar.
  • CH4: Tetraédrica (109,5°), apolar.
  • CH3CH2OH: Geometria complexa com grupo polar, polar.
  • CH2Cl2: Tetraédrica (~109,5°), polar.
  • SF4: Dobrado bipiramidal (<90° e <120°), polar.
  • BF3: Trigonal plana (120°), apolar.
  • H2S: Angular (~104°), polar.

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