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:
,
,
(etanol),
,
.
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
(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,
é apolar porque a molécula é linear e as ligações se cancelam.
Passo 4
Agora,
(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,
é apolar.
Passo 5
Vamos para
(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,
é polar.
Passo 6
Seguinte,
(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,
(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
(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,
é apolar.
Passo 9
Seguimos para
(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,
(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,
é apolar.
Passo 11
Vamos para
(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,
é apolar.
Passo 12
Seguimos para
(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,
(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
antes, que é apolar com geometria tetraédrica e ângulos de 109,5°.
Passo 15
Vamos para
(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,
é polar.
Passo 16
Agora,
(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,
é apolar.
Passo 17
Por fim,
(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,
é polar.
Resposta
Resumindo, as formas geométricas, polaridades e ângulos de ligação das moléculas são:
-
: Linear (180°), apolar. -
: Tetraédrica (109,5°), apolar. -
: Trigonal piramidal (~107°), polar. -
: Angular (~104,5°), polar. -
: Angular (<120°), polar. -
: Trigonal plana (120°), apolar. -
: Trigonal piramidal (~107°), polar. -
: Trigonal bipiramidal (90° e 120°), apolar. -
: Tetraédrica (109,5°), apolar. -
: Geometria complexa com grupo polar, polar. -
: Tetraédrica (~109,5°), polar. -
: Dobrado bipiramidal (<90° e <120°), polar. -
: Trigonal plana (120°), apolar. -
: Angular (~104°), polar.
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