geometria molecular

geometria molecular

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GEOMETRIA MOLECULAR 1. Teoria de repulsão dos pares de elétrons da camada de valência • A teoria VSEPR (valence shell electron pair repulsion, Ron Gillespie 1957) diz que a forma adotada pela molécula será aquela em que a repulsão dos grupos eletrônicos será mínima. o Os elétrons são cargas negativas e devem manter-se mais estáveis quando encontram-se o mais separado possível um dos outros; • A geometria molecular é determinada pela distribuição espacial dos pares de elétrons em torno do átomo central, o Os eletrons exercerão repulsão sobre as ligações, alterando os seus ângulos.

• A forma aproximada da molécula pode ser prevista através da estrutura de Lewis usando o modelo VSEPR; • Cada grupo de elétrons, seja em uma ligação ou isolado, contam como um domínio (ligações múltiplas também são contadas como um único domínio no modelo VSEPR) • Existem cinco formas básicas no modelo VSEPR com algumas derivações dependendo de como os domínios de elétrons interagem entre si; Os cinco geometrias fundamentais para a forma molecular

• A estrutura das moléculas é determinada pelas repulsões entre todos os pares de elétrons presentes na camada de valência; • A magnitude das repulsões entre os pares de elétrons ligantes depende da diferença de eletronegatividade entre o átomo central e os demais átomos. o Ligações duplas repelem-se mais intensamente que ligações simples, e ligações triplas provocam maior repulsão do que ligações duplas. • A repulsão decresce com o aumento do ângulo entre os pares; o 90o ! muito forte; o 120o ! mais fraca; o 180o ! muito fraca. • Ao considerarmos a geometria eletrônica ao redor do átomo central, consideramos todos os elétrons (grupos isolados e grupos ligantes).

• Quando damos nome à geometria molecular, focalizamos somente na posição dos átomos (núcleos). • O modelo é eficaz na previsão das estruturas de moléculas e íons dos elementos do grupo principal. • Os elétrons assumem um arranjo no espaço para minimizar a repulsão elétron-elétron. o Repulsão: (grupo de elétrons isolados - grupo de elétrons isolados) >>> (grupo de elétrons isolados - grupo de elétrons ligantes) >>> (grupo de elétrons ligantes - grupo de elétrons ligantes) 2. Número de domínios e orientação dos pares eletrônicos • Número de domínios: grupos de elétrons localizados ao redor de um átomo central, isto é, o número total de pares de elétrons (ligantes ou isolados) ao redor do átomo central. o O número de domínios fornece a orientação no espaço dos pares eletrônicos da camada de valência (geometria eletrônica).

9&*:;!<)'*)/*!1#&=*)!>#&)%&+*!+%!5&-?@!";A0! BD! 3. Determinando o arranjo eletrônico • Para se determinar o arranjo eletrônico ao redor de um átomo deve-se seguir alguns passos: 1. Desenhe a estrutura de Lewis, 2. Conte o número total de grupos de elétrons ao redor do átomo central (ligantes e isolados), 3. Ordene os grupos de elétrons em uma das formas básicas afim de minimizar a repulsão elétron-elétron (conte as ligações múltiplas como apenas um grupo de elétrons).

Exemplo:

4. O efeito dos pares isolado nos ângulos de ligação • Grupos de elétrons isolados “ocupam mais espaço” no átomo central do que grupos ligantes;

• Os grupos ligantes são atraídos por dois núcleos, eles não se repelem tanto quanto os grupos não-ligantes. • Este efeito afeta os ângulos de ligação fazendo com que diminuam quando o número de grupos de elétrons isolados aumenta. • Grupos de elétrons nas ligações múltiplas se repelem mais fortemente do que os grupos de elétrons nas ligações simples.

Si = 4e ! total = 40e !

5 Grupos de e ! no Si

5 Grupos e ! ligantes

0 Grupo e ! isolados

Forma= Bipiramidal Trigonal

Ângulos das ligações

Feq -Si-Feq

= 120°

Feq -Si-Fax

= 90°

O Si é menos eletronegativo O Si é o átomo Central

SiF 5

Grupo de elétrons isolados

Grupo de elétrons ligante

Núcleos Núcleo

• As ligações não são idênticas fazendo com que os ângulos das ligações sejam ligeiramente diferentes do ideal. Níveis de valência expandidos • Os átomos que sofrem expansão da camada de valência apresentam arranjos AB5 (bipiramidal trigonal) ou AB6 (octaédricos). o Para a geometria bipiramidal trigonal existe um plano contendo três pares de elétrons. O quarto e o quinto par de elétrons estão localizados acima e abaixo desse plano. o Para a geometria octaédrica, existe um plano contendo quatro pares de elétrons. Da mesma forma, o quinto e o sexto pares de elétrons estão localizados acima e abaixo desse plano. o Para minimizar a repulsão elétron-elétron, os grupos de elétrons isolados tendem sempre a ocupar posições equatoriais, a 120o um dos outros.

GEOMETRIAS MOLECULARES 2 grupos de elétrons • Geometria Molecular Linear AB2

- No cloreto de berílio gasoso o átomo central não tem um octeto de elétrons, elétron deficiente. - Geometria comum aos elementos do grupo IIA.

Posição axial Posição equatorial

- O dióxido de carbono também tem a mesma geometria. 3 grupos de elétrons

• 3 grupos ligantes, 0 isolado: trigonal plana, 120° AB3

- Todos os elementos do grupo (IIIA) assumem geometria trigonal Plana. • 2 grupos ligantes, 1 isolado: angular, < 120° AB2E 4 grupos de elétrons

• 4 grupos ligantes, 0 isolado: tetraédrica, 109.5°, AB4

AB3 Trifluoreto de Boro

- Todas as moléculas ou íons com quatro grupos ao redor do átomo central adotam o arranjo tetraédrico. • 3 grupos ligantes, 1 isolado: piramidal trigonal, <109.5°, AB3E • 2 grupos ligantes, 2 isolados: angular, <109.5°, AB2E2

5 grupos de elétrons

• 5 grupos ligantes, 0 isolado: bipiramidal trigonal 120° (equatorial), 90° (axial) AB5

AB4 - Metano

AB3 E - Amônia

Grupo de elétrons isolados

AB2E2 - Água

Grupo de elétrons isolados

AB5

- PCl 5 cloreto axial cloreto equatorial

• 4 grupos ligantes, 1 isolados: gangôrra (tetraédro assimétrico), <120° (equatorial), < 90° (axial) AB4E

• 3 grupos ligantes, 2 isolados: forma de T, < 90° AB3E2 • 2 grupos ligantes, 3 isolados: linear, 180° AB2E3

6 grupos de elétrons

• 6 grupos ligantes, 0 isolado: octaédrica, 90° AB6 repulsão de três pares de elétrons isolados a 90 o repulsão de dois pares de elétrons isolados a 90 o

AB3

E2 - BrF

AB2

E2 - XeF

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