Teoria

Opa! Você é novo aqui? O RespondeAí é o seu guia completíssimo para te ajudar nas matérias de exatas! Bora aprender sobre o modelo VSEPR?

Então, antes de qualquer coisa, pra que serve o modelo VSEPR?

Esse modelo complementa a Teoria de ligação de Valência (TLV) e ele é usado para prever as formas de moléculas e íons poliatômicos e ainda de brinde nos ajuda a descobrir a hibridização do átomo central.

No modelo VSEPR a gente vai considerar que o que define o arranjo espacial das ligações dentro das moléculas é a repulsão elétron-elétron, tanto dos elétrons envolvidos em ligações, quanto dos pares de elétrons não ligantes.

Ah, e caso vc esteja estranhado a sigla, VSEPR significa Valence Shell Electron Pair Repulsion,em inglês, ou em português Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência, RPECV ou TREPV.

Como funciona o Modelo VSEPR?

De um modo geral, os pares de elétrons se organizam no espaço de modo a se afastarem o máximo possível, minimizando a repulsão entre eles.

Podemos usar a molécula de água como exemplo, para entender como o modelo VSEPR funciona na prática!

Fórmula de Lewis para a molécula de água.
Fórmula de Lewis para a molécula de água.

Pela sua fórmula de Lewis, podemos ver os pares de elétrons desemparelhados o que vai gerar uma repulsão elétron-elétron muito grande.

Então próximo passo é desenhar a molécula levando em conta o espaço ocupado pelos elétrons desemparelhados em uma disposição em que os distancia ao máximo:

Molécula de água representada com arranjo espacial tetraédrico e geometria angular.
Molécula de água representada com arranjo espacial tetraédrico e geometria angular.

Na prática a gente faz de conta que os pares desemparelhados são ligações e desenhamos como essa molécula ficaria no espaço, nesse caso chegamos ao arranjo espacial tetraédrico e a geometria da molécula de água vai ser angular!

E se o arranjo espacial é tetraédrico, isso significa que a hibridização do átomo central é ! (Se você não entendeu mutito bem essa parte, não se preocupe, clique aqui para entender mais sobre hibridização!)

No tetraedro, a distância entre as ligações costumava ser de . Mas aqui, como os pares de elétrons não ligantes repelem mais, eles vão ocupar mais espaço, e o ângulo entre as ligações vai se “fechar” um pouco, fazendo com que o ângulo entre os hidrogênios seja .

Caso não houvessem os pares de elétrons não ligantes, a molécula seria linear, com um pra cada lado, pois não teria nada “empurrando eles pra baixo”.

Agora que descobrirmos a geometria molecular da água, podemos ver umas regras do modelo VSEPR para casos gerais!

Regras do modelo VSEPR

  • Todos os pares de elétrons da camada de valência ocupam espaço e se repelem;
  • Pares de elétrons não-ligantes repelem mais que os que estão envolvidos em ligações, afinal de contas eles estão mais “livres”;
  • Ligações duplas repelem mais do que ligações simples, porque possuem maior densidade eletrônica (são dois pares de elétrons, né);
  • Ligações triplas repelem mais do que ligações duplas, porque possuem ainda mais densidade eletrônica;

Arranjo espacial x Geometria molecular

Muita atenção à diferença entre essas duas coisas!

Arranjo espacial é como os pares de elétrons se organizam no espaço e esta relacionado com a hibridização do átomo central, enquanto a geometria espacial leva em consideração apenas as posições dos átomos.

Vimos que para a molécula da água o arranjo espacial é tetraédrico, mas a geometria molecular é angular, pois temos 3 átomos formando um “ângulo”.

Logo a geometria depende do arranjo espacial, afinal a gente só pode ter átomo nas posições onde estão os pares de elétrons (ligantes).

Arranjo espacial

Para ficar mais claro, vamos ver alguns outros exemplos! Vamos desenhar a estrutura de Lewis do metano e a amônia :

Fórmula de Lewis para o metano e amônia.
Fórmula de Lewis para o metano e amônia.

Como o , tem pares de elétrons ao seu redor. No todos esses pares de elétrons participam de ligações, já na amônia temos um par de elétron desemparelhado. Organizando no espaço, ficamos com:

Arranjo espacial do metano e da amônia.
Arranjo espacial do metano e da amônia.

Chegamos em um arranjo espacial tetraédrico em ambos os casos, logo eles terão tem hibridização .

Geometria

No caso do todas as posições do tetraédro estão formando ligações, então a geometria molecular do metano vai ser tetraédrica.

Molécula do metano em 3D.
Molécula do metano em 3D.

Nesse caso, como todas as ligações são equivalentes, ele forma um tetraedro perfeito, com entre as ligações.

Já no caso do temos um par de elétrons não compartilhado, dessa forma sua geometria vai ser piramidal. Repara na imagem abaixo, é como se o átomo central, estivesse no topo e os formassem a base de uma pirâmide.

Nesse caso, como temos que considerar a repulsão do par de elétrons, o ângulo entre as ligações cai pra de para .

Outras Representações

Existem várias possibilidades de arranjos espaciais e geometrias, na imagem abaixo temos algumas representações em 3D que podem te ajudar a visualizar.:

Representações em 3D de diferentes arranjos espaciais/geometrias.
Representações em 3D de diferentes arranjos espaciais/geometrias.

E aqui temos exemplos de geometrias de algumas moléculas:

Representações de geometrias moleculares.
Representações de geometrias moleculares.

Na hora de prever o arranjo espacial, uma dica é, no caso de elétrons desemparelhados você sempre deve colocar o par de elétrons na posição mais distante das outras possíveis.

Usando um exemplo da figura acima, o , em que seu arranjo espacial é pirâmide trigonal. Nesse caso não temos elétrons desemparelhados, mas vamos observar os ângulos de ligação:

Pentacloreto de fósforo.
Pentacloreto de fósforo.

Você pode reparar que o átomo de cloro da esquerda esta mais “longe” dos demais, certo? Então se pegarmos o exemplo do que vai ter o mesmo arranjo espacial, mas com a diferença de ter um par de elétrons não compartilhado, podemos colocar esse par de elétrons na posição mais distante!

Pentacloreto de Telúrio.
Pentacloreto de Telúrio.

Dessa forma temos um arranjo espacial bipiramidal trigonal, mas e a geometria?

Como o par de elétrons não compartilhado repele mais as outras ligações, então os outros ângulos ficam um pouco mais “fechados”. Essa geometria aí fica conhecida como tetraedro distorcido. Tem gente que chama de “gangorra” (e realmente lembra, se você olhar ela de lado).

Tabela Resumo

E agora pra encerrar com chave de outro a gente tem uma tabelinha que resume todas as geometrias/arranjos espaciais!

Ficou com dúvida? Para entender mais, assista o vídeo a seguir:

Agora podemos praticar com exercícios!!!

Arranjo espacial x Geometria molecular

Outras Representações

Exercícios de Livros Relacionados