Geometria Molecular

A forma como as moléculas se agrupam podem nos ajudar a compreender como elas atuam, suas propriedades, as cores das flores, os odores, os princípios ativos de medicamentos, como afetam as propriedades dos materiais. O nosso pensamento, a percepção, a forma como aprendemos e a atividades delas no nosso organismo estão relacionados com as configurações geométricas das moléculas no espaço. Os cientistas a partir do século XX descobriram que mudanças nas estruturas moleculares podem acelerar o processo de fotossíntese, atrair abelhas, produzir uma vitamina, explicar a variação nas tonalidades de cores das folhas e flores, por exemplos.

Através de um modelo teórico podemos entender como os átomos estão dispostos no arranjo molecular, em um espaço tridimensional.

O Modelo VSEPR, teoria da repulsão dos pares de elétrons da camada de valência

A teria da repulsão dos pares de elétrons nos fornece informações que nos ajudam a prevê e determinar a geometria molecular de um agrupamento de átomos. A teoria de compartilhamentos de elétrons de Lewis, nos fornece uma base para predizer a probabilidade de encontrar um par de elétrons em uma ligação covalente, a fim de obter uma configuração estável de um gás nobres.

O modelo VSEPR nos apresenta a seguinte base conceitual, em regiões de alta concentrações de elétrons, tanto átomos ligados entre si, quanto pares isolados de um átomo central de uma molécula, o arranjo molecular se constitui de modo a reduzir as repulsões causadas pelos pares de elétrons. O modelo amplia a teoria de Lewis e ajuda a prevê os ângulos de ligação entre os átomos, parte do princípio que os elétrons são cargas de mesma natureza, se repelem, dessa forma, os pares de elétrons se afastam o máximo possível atribuindo estabilidade à estrutura molecular.

O modelo estabelece algumas regras para determinar a forma de uma molécula:

1 – Determinar quantos átomos e pares elétrons e pares isolados estão presentes no átomo central, podendo escrever a estrutura de Lewis da molécula.

2 – Identifique os pares isolados, o arranjo dos elétrons e os átomos, tratando as ligações múltiplas como se fosse uma ligação simples.

3 – Localize os átomos e a forma molecular.

4 – Preveja a molécula de modo que os pares isolados fiquem mais distantes possível uns dos outros dos pares ligantes. A repulsão atua da seguinte forma:

Par isolado-par isolado > par isolado-átomo > átomo-átomo.

Exemplo:

A estrutura real da amônia é uma pirâmide trigonal ou piramidal trigonal. Ao todo são 8 elétrons, 4 pares de elétrons, 3 pares ligantes e 1 isolado. Esse par isolado exerce uma força eletrostática significativa que causa uma angulação dos H ligados ao N, o que configura essa geometria, essa é a configuração mais estável da molécula de amônia. Os ângulos diminuem conforme os pares de elétrons aumentam.

Exemplos:

 As principais geometrias moleculares são:

Linear: moléculas diatômicas, aquelas formadas por somente por dois átomos. Toda molécula diatômica é linear e forma um ângulo de 180º. Exemplos: HCl, HBr, H₂, O₂, CO.

Para moléculas com três átomos, cujo o átomo central tem todos seus elétrons compartilhados a forma linear pode ser determinada.

Exemplo:

É o caso do CO₂ também:

Angulares: moléculas triatômicas com um ou dois pares de elétrons isolados.

Exemplos:

Geralmente, a geometria angular nos aponta uma angulação de 109º28’, contudo, há algumas exceções como observamos na molécula de água. Há dois pares de elétrons isolados, a interação entre o H e o O são do tipo ligação de hidrogênio, devido a diferença de eletronegatividade entre esses elementos e o tamanho do raio atômico do oxigênio, a distância entre os H na molécula é menor, por isso o ângulo correspondente é 104º,5’. Outro exemplo ocorre com a molécula do dióxido de enxofre SO₂. O átomo central é o S e possui um par de elétrons isolados e faz uma ligação coordenada com um dos oxigênios, o ângulo resultante é de 120º.

Trigonal plana: moléculas constituídas formada por 4 átomos, em que o átomo central não apresenta elétrons desemparelhados.

Exemplo:

Pirâmide trigonal ou piramidal: moléculas constituídas por 4 átomos, em que o átomo central possui um par de elétrons desemparelhados.

Exemplo:

Tetraédrica: formada por 5 átomos, sendo um o átomo central, não apresentam elétrons desemparelhados, todos os ângulos são iguais as 109º,28’.

Exemplo: CH₄

Bipirâmide trigonal: constituídas por 6 átomos, sendo 1 o átomo central.

Exemplo:

Octaédrica: constituídas por 7 átomos, sendo 1 o átomo central.

Exemplo:

Podemos determinar pelas fórmulas do modelo VSEPR.

Por essa representação: A – é o átomo central; X – quantidade de átomos ligados; E – par isolado de elétrons.

Exercícios Resolvidos

1) Utilizando as estruturas de Lewis e a teoria do modelo VSEPR, preveja a forma geométrica de cada uma das espécies seguintes:

a) PCl₄F

b) COCl₂

Resolução:

a) Bipirâmide trigonal.

b) Trigonal Plana

Bons Estudos!

David Pancieri Peripato