Geometria molecular. Prof. Leandro Zatta

Transcrição

1 Geometria molecular Prof. Leandro Zatta

2 Estrutura de Lewis O que é a estrutura de Lewis? Qual(is) informação(ões) obtidas? Em termos de descrição geométrica? Ex.: CCl 4

3 Estrutura de Lewis A forma espacial de uma molécula é determinada por seus ângulos de ligação. Considere o CCl 4 : no nosso modelo experimental, verificamos que todos os ângulos de ligação Cl-C-Cl são de 109,5Å. Consequentemente, a molécula não pode ser plana. Todos os átomos de Cl estão localizados nos vértices de um tetraedro com o C no seu centro.

4 Fórmula molecular e geometria

5 VESEPR ou RPENV Para prevermos a forma molecular, supomos que os elétrons de valência se repelem e, conseqüentemente, a molécula assume qualquer geometria 3D que minimize essa repulsão. Denominamos este processo de teoria de Repulsão do Par de Elétrons no Nível de Valência (RPENV). Existem cinco geometrias fundamentais para a forma molecular:

6 5 Estruturas Geométricas Básicas

7 0 lone pairs on central atom Cl Be Cl 2 atoms bonded to central atom 7

8 Modelo RPENV ou VSEPR Até o momento consideramos o átomo central sem a presença de par de elétrons isolados. E quando temos pares isolados? O que acontece? Prof. Leandro Zatta 8

9 Geometria de uma molécula Ao considerarmos a geometria ao redor do átomo central, consideramos todos os elétrons (pares solitários e pares ligantes). Quando damos nome à geometria molecular, focalizamos somente na posição dos átomos.

10 No modelo RPENV Para se determinar a forma de uma molécula, fazemos a distinção entre pares de elétrons solitários (ou pares nãoligantes, aqueles fora de uma ligação) e pares ligantes (aqueles encontrados entre dois átomos). Definimos o arranjo eletrônico pelas posições no espaço 3D de TODOS os pares de elétrons (ligantes ou não ligantes). Os elétrons assumem um arranjo no espaço para minimizar a repulsão e - -e -.

11 Definições importantes Na ligação covalente: Uma única ligação covalente é formada entre dois átomos quando um par de elétrons ocupa o espaço vazio entre eles. Par ligante: é uma região do espaço, na qual é mais provável que os elétrons envolvidos em uma ligação sejam encontrados. Domínio de elétron: região do espaço de maior probabilidade de encontrar elétrons. Par não-ligante (solitário): um domínio de elétron não envolvido em uma ligação covalente.

12 Determinando arranjos de átomos pela RPENV

13 Determinando arranjos de átomos pela RPENV

14 Exercício Indique o número de domínios de elétrons ao redor de um átomo central, dados os seguintes ângulos entre eles: a) 120º b) 180º c) 109,5º d) 90º

15 Determinando arranjos de átomos pela RPENV Para determinar o arranjo: Desenhe a estrutura de Lewis, conte o número total de pares de elétrons ao redor do átomo central, ordene os pares de elétrons em uma das geometrias básicas para minimizar a repulsão e - -e - e conte as ligações múltiplas como um par de ligação.

16 Modelo RPENV - exercícios Prof. Leandro Zatta 16 1) Descreva a geometria de domínios de elétrons característica de cada um dos seguintes números de domínio de elétrons ao redor do átomo central: a) 3; b) 4; c) 5; d) 6. 2) Qual a diferença entre o arranjo e a geometria molecular de uma molécula? Use a molécula de amônia NH 3 como exemplo de sua argumentação.

17 Determinando arranjos de átomos pela RPENV Aluno: Professor, estou desesperado, quando fui estudar RPENV eu não tinha um modelo molecular como o seu! O que eu faço agora? Ahhh esse assunto não cai na prova! Professor: mas é claro que cai e será bem difícil. Mas podemos resolver o seu problema Aluno: como? Professor: Aplicativo para visualizar geometria molecular. Link:

18 O efeito dos elétrons não-ligantes e ligações múltiplas nos ângulos de ligação Determinamos o arranjo observando apenas os elétrons. Damos nome à geometria molecular pela posição dos átomos. Ignoramos os pares solitários na geometria molecular. Todos os átomos que obedecem a regra do octeto têm arranjos tetraédricos. H H C H109.5 H O H H N H 107 O O H H O

19 O efeito dos elétrons não-ligantes e ligações múltiplas nos ângulos de ligação Determinamos o arranjo observando apenas os elétrons. Damos nome à geometria molecular pela posição dos átomos. Ignoramos os pares solitários na geometria molecular. Todos os átomos que obedecem a regra do octeto têm arranjos tetraédricos. H H C H109.5 H O H H N H 107 O O H H O

20 O efeito dos elétrons não-ligantes e ligações múltiplas nos ângulos de ligação Da mesma forma, os elétrons nas ligações múltiplas se repelem mais do que os elétrons nas ligações simples. Cl o Cl C O o

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22 Moléculas com níveis de valência expandidos Os átomos que têm expansão de octeto têm arranjos AB 5 (de bipirâmide trigonal) ou AB 6 (octaédricos). Para as estruturas de bipirâmides trigonais existe um plano contendo três pares de elétrons. O quarto e o quinto pares de elétrons estão localizados acima e abaixo desse plano. Para as estruturas octaédricas, 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.

23 Moléculas com níveis de valência expandidos Para minimizar a repulsão e - -e -, os pares solitários são sempre colocados em posições equatoriais.

24 Phosphorus Pentachloride 24

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26 Sulfur Hexafluoride 26

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28 Exercício Use o modelo RPEV para determinar a geometria molecular de: a) SF 4 b) IF 5