Enunciado
Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 3.1 - Ex. 106
Moléculas e íons, como átomos, podem ser isoeletrônicos, isto é, eles podem ter o mesmo número de elétrons. Por exemplo, são isoeletrônicos. Portanto, eles têm a mesma forma molecular. Identifique uma molécula ou íon que seja isoeletrônico com cada uma das seguintes espécies e mostre que cada par tem a mesma forma:
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- ;
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Passo 1
Bom galera, o problema nos disse que precisamos achar íons ou átomos cuja forma molecular seja a mesma.
No caso do exemplo, ambos os átomos, C e N, possuem hibridação sp³ e geometria tetraédrica.
A molécula possui 10 elétrons, 4 dos hidrogênios e 6 do carbono. Enquanto o possui 4 do hidrogênio e 7 do nitrogênio, subtraímos 1 (por causa do mais ali em cima) e obtemos 10 elétrons.
Isoeletrônicos, não!?
Para resolver o exercício vamos começar desenhando a estrutura a:
Qual a hibridação do nosso átomo central? Se ele faz três ligações, já que as duplas contam como uma, ele vai precisar de três orbitais e nossa hibridação será sp².
E a geometria? Trigonal, certo?
E quantos aos elétrons? O carbono tem 6 mais 8 de cada oxigênio nos dá 30 elétrons. Mas não podemos esquecer de somar 2 (por causa do 2-, ok?), ficamos com quanto?
Totalizamos 32 elétrons!
Agora vamos achar outra molécula ou íon cuja geometria seja igual.
Um exemplo bem usado desta geometria é a molécula :
Só para confirmar, qual a hibridação do B? sp², não é? Então temos a mesma geometria!
Vamos ver se ela é isoeletrônica! Teremos 5 elétrons provenientes do boro e 9 do flúor, totalizando 32 elétrons
Então, e são isoeletrônicos e possuem a mesma forma.
Passo 2
Agora vamos desenhar a estrutura b:
Qual a hibridação do nosso átomo central? Se ele faz duas ligações, já que as duplas contam como uma, e um par de elétrons livres, ele vai precisar de três orbitais e nossa hibridação será sp².
E a geometria? Angular, certo?
Por que mudou? Porque aqui temos um par de elétrons não ligantes!
E quantos aos elétrons? O oxigênio nos dá 8 cada, totalizando 24 elétrons.
Agora vamos achar outra molécula ou íon cuja geometria seja igual.
Podemos usar o :
Qual a hibridação do N? sp², não é? Com um par de elétrons livres, então temos a mesma geometria!
Vamos ver se ela é isoeletrônica! Teremos 8 elétrons provenientes de cada oxigênio e 7 do nitrogênio, totalizando 23 elétrons. Mas temos um sinal negativo ai em cima, o que isso quer dizer?
Que nosso total de elétrons é 24!
Então, e são isoeletrônicos e possuem a mesma forma.
Passo 3
Finalizamos com a estrutura c:
Qual a hibridação do nosso átomo central? O oxigênio faz uma ligação e possui três pares de elétrons livres. Então ele vai precisar de quatro orbitais e nossa hibridação será sp³.
E a geometria? Neste caso específico será linear, ok?
E quantos aos elétrons? O oxigênio nos dá 8 cada mais um do hidrogênio, totalizando 9 elétrons.
Mas temos o sinal negativo indicando que na verdade serão 10 elétrons.
Agora vamos achar outra molécula ou íon cuja geometria seja igual.
Podemos usar o :
Como é uma ligação tripla nossa hibridação é sp, ou seja, geometria linear!
Vamos ver se ela é isoeletrônica! Teremos 5 elétrons provenientes de cada boro, totalizando 10 elétrons.
Então, e são isoeletrônicos e possuem a mesma forma.