Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Modelo de Repulsão de Pares de ElModelo de Repulsão de Pares de Eléétrons trons na Camada de Valênciana Camada de Valência Estrutura da Matéria Aula 7 Estrutura MolecularEstrutura Molecular Modelo de Repulsão de Pares de ElModelo de Repulsão de Pares de Eléétrons na Camada de Valênciatrons na Camada de Valência LigaLigaçção quão quíímica e geometriamica e geometria Descreve como os átomos estão distribuídos no espaço Geometria MolecularGeometria Molecular Valence Shell Electron Pair Repulsion VSEPRVSEPR Determina a orientação mais estável dos pares de elétrons ao redor de um átomo central Estrutura da matéria - 2010 2 Ronald Ronald GillespieGillespie e Ronald e Ronald NyholmNyholm (Canad(Canadáá, 1957), 1957) R.J. Gillespie, R.S. Nyholm, Quart. Rev. Chem. Soc. 11 (1957) 339 NevilNevil SidgwickSidgwick e e HebertHebert Powell Powell (Inglaterra, 1940)(Inglaterra, 1940) N.V. Sidgwick, H.E. Powell, Proc. R. Soc. A176 (1940) 153 VSEPRVSEPR É uma ampliação do modelo de Lewis, colocando regras que explicam os ângulos de ligação. Usando os valores experimentais de ângulos de ligação que incluem o átomo central de moléculas simples, temos um conjunto de regras que permite prever a geometria de qualquer molécula pequena. Idealizada Idealizada Aprimorada Aprimorada Estrutura da matéria - 2010Estrutura da matéria - 2010 3 pares de elétrons ligantes pares de elétrons isolado (não‐ligantes) concentração de elétrons associados a ligações múltiplas H N H H R e g i õ e s d e a l t a s c o n c e n t r a ç õ e s d e e - VSEPRVSEPR Arranjo e/ou ângulos de pares de elétrons em torno de um centro atômico depende do número de: Estrutura da matéria - 2010 4 Em geral: ângulos de ligação resultam da colocação dos pares eletrônicos o mais afastados possível entre si. As regiões de altas concentrações de elétrons se repelem. Para reduzir ao máximo essa repulsão. Elas tendem a se afastar o máximo possível, mantendo a mesma distância do átomo central. 11ªª regra: repulsão entre os pares de eregra: repulsão entre os pares de e‐‐VSEPRVSEPR Estrutura da matéria - 2010 5 O volume dos balões representam uma forO volume dos balões representam uma forçça repulsiva que a repulsiva que impede que outro balão ocupe o mesmo espaimpede que outro balão ocupe o mesmo espaçço.o. As bolas adquirem naturalmente estas formas, que minimizam As bolas adquirem naturalmente estas formas, que minimizam as interaas interaçções entre elas.ões entre elas. Repulsão entre os pares de elRepulsão entre os pares de eléétronstrons Forte a 90Forte a 90°°, mais fraca a 120, mais fraca a 120°° e muito fraca a 180e muito fraca a 180°° Repulsão entre os pares de eRepulsão entre os pares de e-- -- Analogia: BalõesAnalogia: Balões Estrutura da matéria - 2010 6 O arranjo que localiza os pares de elétrons (da ligação e isolados) do átomo central na posição mais distante entre si, é denominado de arranjo de elétrons na molécula. OS PARES ELETRÔNICOS ISOLADOS SÃO IGNORADOS NA DETERMINAÇÃO DA GEOMETRIA MOLECULAR, pois não são corpos massivos como os núcleos. Arranjo de elArranjo de eléétronstrons Estrutura da matéria - 2010 7 Posições das regiões de alta concentração de elétrons (pares ligantes e não ligantes) em torno do átomo central 2 pares de e2 pares de e-- 3 pares de e3 pares de e -- 4 pares de e4 pares de e-- 5 pares de e5 pares de e-- 6 pares de e6 pares de e-- 7 pares de e7 pares de e- - Arranjo de elArranjo de eléétrons trons Estrutura da matéria - 2010 8 Geometria molecularGeometria molecular Nomes das formas de moléculas simples e seus ângulos de ligação Pirâmide trigonal Em T Tetraédrica Estrutura da matéria - 2010 9 Gangorra Quadrado planar Bipirâmide Trigonal Pirâmide quadrada Octaédrica Bipirâmide pentagonal Geometria molecularGeometria molecular Estrutura da matéria - 2010 10 Forma e Forma e estrutura das molestrutura das molééculasculas Modelo VSEPR bModelo VSEPR báásicosico Algumas formas geométricas comuns Tetraédricas; Octaédricas; Bipirâmide trigonal; Nestes casos, os ângulos de ligação já são fixos pela simetria molecular AXAXnn A: A: áátomo centraltomo central X: X: áátomo ligadotomo ligado n: nn: núúmero de grupos X ligadosmero de grupos X ligados ¾ Cada região de elevada densidade eletrônica terá um átomo ligado e a forma será a mesma do arranjo de elétrons. ¾ Moléculas com essa fórmula (AXn) não têm pares de elétrons isolados no átomo central. Estrutura da matéria - 2010 11 Por exemplo, o ângulo H‐C‐H do metano é 109,5° (ângulo do tetraedro): Os ângulos do FSF do SF6 são 90 e 180 o Octaédrica Bipirâmide trigonal Tetraédrica E os ângulos Cl‐P‐Cl do PCl5 são 90, 120 e 180°. AXAXnnVSEPR: molVSEPR: molééculas com fculas com fóórmula rmula ⇒⇒ Estrutura da matéria - 2010 12 Há casos onde os ângulos não são determinados pela simetria, devendo ser determinados experimentalmente: Ângulo H‐O‐H na molécula de água = 104,5° Ângulo H‐N‐H na molécula de amônia = 107° Para isso, dispor de: Espectroscopia rotacional e vibracional; Difração de raio X para moléculas maiores; Ou computacionalmente: cálculos ab initio. Ângulos de ligaÂngulos de ligaççãoão Estrutura da matéria - 2010 13 AplicaAplicaçção do modelo VSEPR: ão do modelo VSEPR: identificar o identificar o áátomo centraltomo central escrever a estrutura de Lewis da molescrever a estrutura de Lewis da moléécula ou cula ou ííon on contar os pares de elcontar os pares de eléétrons de ligatrons de ligaçção e pares de elão e pares de eléétrons trons isoladosisolados Arranjo de elArranjo de eléétrons (etrons (e‐‐)) incluir as posiincluir as posiçções espaciais de todos os pares de elões espaciais de todos os pares de eléétrons trons (ligantes e isolados)(ligantes e isolados) Geometria molecularGeometria molecular disposidisposiçção espacial dos ão espacial dos áátomostomos Estrutura da matéria - 2010 14 AplicaAplicaçção do modelo VSEPRão do modelo VSEPR Cloreto de Berílio: BeCl2 átomo central: Be Contagem dos e‐ de valência: Be: 2 2Cl: 2(7) = 14 Total: 16 e‐ de valência 2 pares de el2 pares de eléétronstrons Arranjo de elArranjo de eléétronstrons geometria molecular geometria molecular 2 pares de e‐ ligantes 0 de par isolado Estrutura de Lewis: não tem pares isolados de elétrons no átomo central (por quê?): ClCl Be A posição em que os pares ligantes (e conseqüentemente os átomos de cloro) ficam o mais afastados possível entre si é quando eles se encontram em lados opostos do átomo de berílio. Resultado: a molécula de BeCl2 é linear (ângulo de ligação igual a 180º) conforme se verifica experimentalmente. Cloreto de berílio, BeCl2 AXAXnn (n = 2)(n = 2) Estrutura da matéria - 2010 15 Outro exemplo: Trifluoreto de boro, BF3 Três pares ligantes no átomo central (boro) e nenhum par isolado; Pelo modelo VSEPR: afastamento máximo dos pares: ¾ Os três pares ligantes devem ocupar os vértices de um triângulo. O arranjo de elétrons é trigonal planar. Trifluoreto de boro, BF3 Arranjo de Arranjo de eleléétronstrons Geometria Geometria molecularmolecularComo um átomo de flúor liga‐se a um dos pares de elétrons, a molécula de BF3 é trigonal planar, com os três ângulos FBF iguais a 120º, que se verifica experimentalmente. Trifluoreto de boro, BF3 AplicaAplicaçção do modelo VSEPRão do modelo VSEPR AXAXnn (n = 3)(n = 3) Estrutura da matéria - 2010 16 Metano: CH4 átomo central: C Contagem dose‐ de valência: C: 4 4H: 4(1) = 4 Total: 8 e‐ de valência 4 pares de el4 pares de eléétronstrons Arranjo de elArranjo de eléétrons:trons: Geometria molecular Geometria molecular TetraTetraéédrica, drica, ccom ângulo de 109,5º 4 pares de e‐ ligantes nenhum de par isolado Metano, CH4 AplicaAplicaçção do modelo VSEPRão do modelo VSEPR AXAXnn (n = 4)(n = 4) Estrutura da matéria - 2010 17 PentacloretoPentacloreto de fde fóósforo: PClsforo: PCl5 5 ÁÁtomo central: Ptomo central: P BipirâmideBipirâmide trigonaltrigonal 5 pares de el5 pares de eléétronstrons Arranjo de elArranjo de eléétrons:trons: Geometria molecularGeometria molecular 5 pares de e‐ ligantes nenhum de par isolado AplicaAplicaçção do modelo VSEPRão do modelo VSEPR AXAXnn (n = 5)(n = 5) PentacloretoPentacloreto de fde fóósforo, PClsforo, PCl55 BipirâmideBipirâmide trigonaltrigonal Estrutura da matéria - 2010 18Estrutura da matéria - 2010 18 AplicaAplicaçção do modelo VSEPRão do modelo VSEPR AXAXnn (n = 6)(n = 6) HexafluoretoHexafluoreto de enxofre: SFde enxofre: SF6 6 ÁÁtomo central: Stomo central: S OctaOctaéédricadrica 6 pares de el6 pares de eléétronstrons Arranjo de elArranjo de eléétrons:trons: Geometria molecularGeometria molecular 6 pares de e‐ ligantes nenhum de par isolado SS FF FF FF FF FF FF HexafluoretoHexafluoreto de enxofre, SFde enxofre, SF66 OctaOctaéédricadrica Estrutura da matéria - 2010 19 22ªª regra: não se distingue ligaregra: não se distingue ligaçção mão múúltipla de ligaltipla de ligaçção simplesão simples VSEPR: LigaVSEPR: Ligaçções mões múúltiplasltiplas Dióxido de carbono: CO2 átomo central: C Contagem dos e‐ de valência: C: 4 2O: 2(6) = 12 Total: 16 e‐ de valência 4 pares de el4 pares de eléétronstrons Arranjo de elArranjo de eléétrons:trons: Geometria molecular Geometria molecular 4 pares de e‐ ligantes 0 de par isolado CO O ¾ Ligação múltipla: é tratada como uma só região de alta concentração de elétrons. ¾ Os dois pares de elétrons permanecem juntos e repelem outros pares (ligados ou isolados) como se fossem um só. ¾Isto vale tanto para duplas como para triplas ligações. OO C Estrutura da matéria - 2010 20 No caso do ânion carbonato: a dupla exerce o mesmo efeito de repulsão do que as simples, então a estrutura final é trigonal plana. VSEPR: LigaVSEPR: Ligaçções mões múúltiplasltiplas Íon Carbonato, CO32‐ Íon Carbonato, CO32‐ Estrutura da matéria - 2010 21 VSEPR: LigaVSEPR: Ligaçções mões múúltiplasltiplas ¾ Ligações múltiplas de dois ou mais pares de elétrons que estão muito próximos ocupam maior volume (mais espaço) do que um par de elétrons de ligação simples; ligação‐múltipla ligação‐múltipla> > ligação múltipla‐ligação simples> > ligação simples‐ligação simples Aumento dos ângulos Volume ocupado Ligação tripla > dupla > simples Estrutura da matéria - 2010 22 33ªª regra: na existência de mais de um regra: na existência de mais de um áátomo central, as ligatomo central, as ligaçções ões de cada de cada áátomo são tratadas independentemente.tomo são tratadas independentemente. VSEPR: MaisVSEPR: Mais de um de um áátomo Centraltomo Central Cada carbono possui três regiões de concentração de elétrons: duas ligações simples e uma dupla. Não existem pares isolados. O arranjo de elétrons em cada carbono será trigonal planar Ex.: Etileno (eteno). Existem dois centros a se considerar, no caso, os dois átomos de carbono. A estrutura de Lewis seria a seguinte: Eteno, C2H4 Eteno, C2H4 Estrutura da matéria - 2010 23 Previsão da forma de uma molécula que não tem pares isolados no átomo central. Ex.: considere o acetileno (etino). Também existem dois centros (os dois átomos de carbono). A estrutura de Lewis seria a seguinte: HC CH Identifique o arranjo de elétrons em volta de cada átomo de modo a minimizar as repulsões: Resp.: Linear, com cada carbono ligando‐se a dois outros átomos, sem pares isolados, com isso, o arranjo dos átomos será linear. VSEPR: MaisVSEPR: Mais de um de um áátomo Centraltomo Central Etino, C2H2 Estrutura da matéria - 2010 24 Exercício 1. Prediga a forma do pentafluoreto de arsênio (AsF5), um poderoso ácido de Lewis. Exercício 2. Prediga a forma da molécula do formaldeído. ExercExercíícioscios Estrutura da matéria - 2010 25 O modelo VSEPR não discrimina ligação simples de múltipla (são equivalentes). Então, não importa que estruturas de Lewis contribuem para a estrutura de ressonância que estamos considerando. Ex.: íon nitrato. É possível escrever várias estruturas de Lewis diferentes para o nitrato: N O O O ‐ N O O O ‐ N O O O ‐ Em todas essas três estruturas, haverão regiões de concentração de elétrons ao redor do átomo central N, e seria esperado que cada uma fosse trigonal planar, com as três ligações N‐O equivalentes. RelaRelaçção entre o modelo VSEPR e estruturas de Lewisão entre o modelo VSEPR e estruturas de Lewis Estrutura da matéria - 2010 26 Esse resultado é confirmado experimentalmente (raio X, espec. vibr.), pois as três ligações possuem o mesmo comprimento, assim como os ângulos de ligação. Cálculos computacionais também confirmam esse fato: Diagrama elpot do íon nitrato, mostrando a distribuição simétrica da carga, não se observa uma ligação dupla, que teria maior densidade de carga associada a ela. a equivalência das três ligações é o esperado do híbrido de ressonância Íon Nitrato, NO3- Íon Nitrato, NO3- RelaRelaçção entre o modelo VSEPR e estruturas de Lewisão entre o modelo VSEPR e estruturas de Lewis Estrutura da matéria - 2010 27 MolMolééculas com pares de elculas com pares de eléétrons isolados no trons isolados no áátomo centraltomo central Os pares de elétrons isolados do átomo central de uma molécula são regiões de alta densidade eletrônica, devendo ser considerados na identificação da geometria molecular. Previsão da geometria molecular Æ usaremos a fórmula VSEPR a seguir para moléculas com pares de elétrons isolados no átomo central: AXnEm A = átomo central X = átomo ligado E = par isolado isto ajudará na identificação das diferentes combinações de átomos e pares isolados ligados ao átomo central. Com isso: BF3 Æ AX3 SO32‐ Æ AX3E Estrutura da matéria - 2010 28 Podemos prever imediatamente a forma (mas não necessariamente o valor numérico dos ângulos de ligação). Fato importante: as moléculas que possuem a mesma fórmula VSEPR possuem essencialmente o mesmo arranjo de elétrons, e portanto a mesma geometria. AXnEmVSEPR: molVSEPR: molééculas com fculas com fóórmula rmula ⇒⇒ Íon Sulfito, SO32- A geometria da molécula será diferente da do arranjo de elétrons, pois somente as posições dos átomos ligados são levadas em consideração (os átomos são corpos massivos, os elétrons não !!!) AX3E Estrutura da matéria - 2010 29 Observe que a forma do íon é determinada SOMENTE pela localização dos átomos, embora todos os pares de elétrons, ligantes ou não, tivessem sido considerados. Como três dos vértices do tetraedro estão ocupados pelos átomos, e um dos vértices é ocupado pelo par isolado, o íon sulfito é uma pirâmide trigonal. par isolado Íon sulfito (SO32‐): AXnEmVSEPR: molVSEPR: molééculas com fculas com fóórmula rmula ⇒⇒ Arranjo de elétrons: Quatro regiões de alta concentração de elétrons, máximo afastamento mútuo Íon sulfito, SO3 2‐ Experimentalmente,os ângulos O‐S‐O são 106°, menores que 109,5° (arranjo tetraédrico). Estrutura da matéria - 2010 30 E quando se tiver um elétron desemparelhado ? É também uma região de alta densidade de elétrons, e deve ser tratado com um par isolado. Veja o caso do NO2, que possui um elétron desemparelhado: AngularAngular AXnEmVSEPR: molVSEPR: molééculas com fculas com fóórmula rmula ⇒⇒ Dióxido de nitrogênio, NO2 Arranjo de elétrons (incluindo o elétron desemparelhado) Geometria molecular Geometria molecular AX2E Estrutura da matéria - 2010 31 Amônia: NH3 Geometria molecular Geometria molecular Pirâmide Pirâmide TrigonalTrigonal A presenA presençça do par isolado provoca a do par isolado provoca uma distoruma distorçção do ângulo de 109,5 ão do ângulo de 109,5 para 107,5para 107,5°° 1 par de e‐ isolado 3 pares de e‐ ligantes O papel dos pares de elO papel dos pares de eléétrons isolados trons isolados AXnEmVSEPR: molVSEPR: molééculas com fculas com fóórmula rmula ⇒⇒ Arranjo de elétrons ¾ Vamos rever a aproximação de equivalência entre pares isolados e pares da ligação. Até que ponto ela é razoável? ¾ Na versão final da regra VSEPR, há diferenciação entre par isolado e par de ligação. 4 pares de el4 pares de eléétronstronsAX3E Estrutura da matéria - 2010 32 Água: H2O 4 pares de el4 pares de eléétronstronsArranjo de elArranjo de eléétrons:trons: 2 pares de e‐ isolados Geometria molecular Geometria molecular AngularAngular A presenA presençça de 2 pares de ela de 2 pares de eléétronstrons isolados provoca uma distorisolados provoca uma distorçção do ão do ângulo ainda maior de 109ângulo ainda maior de 109°° 55’’ para para 105105°° 2 pares de e‐ ligantes O HH AXnEmVSEPR: molVSEPR: molééculas com fculas com fóórmula rmula ⇒⇒ AX2E2 Estrutura da matéria - 2010 33 ¾¾ Um par de elUm par de eléétrons isolados ocupa mais espatrons isolados ocupa mais espaçço em torno do o em torno do áátomo central que um par de eltomo central que um par de eléétrons ligante:trons ligante: o par de elo par de eléétronstrons isolado isolado éé atraatraíído por apenas um ndo por apenas um núúcleocleo o par ligante o par ligante éé compartilhado por dois ncompartilhado por dois núúcleoscleos O papel dos pares de elO papel dos pares de eléétrons isolados trons isolados VSEPR:VSEPR: ¾¾ Os ângulos de ligaOs ângulos de ligaçção de molão de molééculas com pares isolados são culas com pares isolados são sistematicamente menores do que o esperado (como vimos). sistematicamente menores do que o esperado (como vimos). Exemplo: NH3 Par isolado Pares de ligação átomo Estrutura da matéria - 2010 34 No modelo VSEPR, os pares isolados devem ser tratados como No modelo VSEPR, os pares isolados devem ser tratados como exercendo MAIOR repulsão do que os pares de ligaexercendo MAIOR repulsão do que os pares de ligaçção. ão. ForForçça relativa de a relativa de RepulsãoRepulsão entre os pares de eentre os pares de e‐‐ Arranjo de elétrons Metano, CH4 4 pares ligantes Amônia, NH3 3 pares ligantes Água, H2O 2 pares ligantes presenpresençça de pares de a de pares de eleléétrons isolados provoca trons isolados provoca pequenas distorpequenas distorçções nos ões nos ângulos de ligaângulos de ligaçção da ão da molmolééculacula VSEPR:VSEPR: Geometria molecular Geometria molecular Estrutura da matéria - 2010 35 Energia mais baixa: ¾ pares isolados o mais afastados entre si; ¾ átomos ligados ao átomo central afastados dos pares isolados (ainda que isso aproxime estes átomos). Voltando ao sulfito, molécula do tipo AX3E, agora podemos entender melhor seu ângulo de ligação O‐S‐O, menor do que o tetraédrico. ForForçça relativa de a relativa de RepulsãoRepulsão entre os pares de eentre os pares de e‐‐VSEPR:VSEPR: Par isolado exerce forte repulsão sobre os pares ligados Ângulo O‐S‐O diminui de 109,5 (tetraedro) para 106° (valor experimental). Arranjo de elétrons: tetraédrico Estrutura da matéria - 2010 36 Regras do modelo VSEPR revistoRegras do modelo VSEPR revisto 1) Regiões de alta concentração de elétrons (alta densidade eletrônica), ocupam posições de máximo afastamento mútuo; 2) Todas as ligações se repelem da mesma maneira, independente do fato de serem simples, duplas, triplas. 3) A ligação em torno de um átomo central não depende do número de átomos centrais da molécula; 4) Os pares de elétrons isolados contribuem para a forma da molécula, embora eles não sejam incluídos na descrição da forma molecular; 5) Os pares de elétrons isolados exercem uma repulsão maior do que os pares de elétrons da ligação e tendem a comprimir os ângulos da ligação. Observação: pode‐se prever a direção da distorção, mas não a sua extensão (intensidade). Deve‐se medir experimentalmente ou computacionalmente. Estrutura da matéria - 2010 37 Exercício 3. Prediga (a) o arranjo dos elétrons e (b) a forma da molécula IF5. Exercício 4. Prediga (a) o arranjo dos elétrons e (b) a forma da molécula SO2. ExercExercíícioscios Estrutura da matéria - 2010 38 39 Exemplo: Considere o IF4 + tipo AX4E Æ arranjo de elétrons Duas possibilidades de localizar o par isolado: Axial: repele fortemente 3 pares ligados Equatorial: repele fortemente 2 pares ligados mais estável VSEPR: PosiVSEPR: Posiçção ocupada pelo par isoladoão ocupada pelo par isolado Estrutura da matéria - 2010 39 Posição ocupada pelo par isolado Æ prevista pelo modelo VSEPR Outro exemplo: Considere o ClF3 tipo AX3E2 Æ arranjo de elétrons Várias possibilidades de localização dos pares isolados: Estrutura da matéria - 2010 40 Cl F F F O resultado O resultado éé que pares de elque pares de eléétrons isolados, trons isolados, que são mais volumosos que os pares de que são mais volumosos que os pares de eleléétrons de ligatrons de ligaçção, preferem ocupar ão, preferem ocupar posiposiçções equatoriais no lugar de posiões equatoriais no lugar de posiçções ões axiais.axiais. Arranjo molecular de menor energia Geometria molecular “forma de T” Posição ocupada pelo par isolado Æ prevista pelo modelo VSEPR Estrutura da matéria - 2010 41 Exercício 5. (a) Dê a fórmula VSEPR da molécula XeF2. Prediga (b) o arranjo de elétrons e (c) a forma. Exercício 6. (a) Dê a fórmula VSEPR do íon de ClO2‐. Prediga (b) o arranjo dos elétrons e (c) a forma. ExercExercíícioscios Estrutura da matéria - 2010 42 Geometria molecular:Geometria molecular: quadrado planarquadrado planar Arranjo de elArranjo de eléétrons:trons:XeFXeF44 ao contrao contráário da rio da bipirâmidebipirâmide triangular, o triangular, o octaedro não tem octaedro não tem nenhuma posinenhuma posiçção axial ão axial e equatorial distinta e equatorial distinta (todas posi(todas posiçções são ões são equivalentes), mas os equivalentes), mas os dois pares isolados dois pares isolados estão mais distantes estão mais distantes quando se encontram quando se encontram em lados opostos do em lados opostos do áátomo centraltomo central AX4E2 VSEPRVSEPR Estrutura da matéria - 2010 43 RelembrandoRelembrando Todas as moléculas que possuem a mesma fórmula VSEPR têm sempre a mesma forma, embora possam haver diferenças nos ângulos de ligação. Exemplo: (espécie AX2E) Æ arranjo eletrônico trigonal planar e fórmula molecular angular. Estrutura da matéria - 2010 44 A magnitude das repulsões entre os pares de elA magnitude das repulsões entre os pares de eléétrons ligantes trons ligantes depende da diferendepende da diferençça de eletronegatividade entre o a de eletronegatividade entre o áátomo tomo central e os demais central e os demais áátomos:tomos:NHNH33 ângulo entre H ângulo entre H –– N : 107,3N : 107,3oo NFNF3 3 ângulo entre F ângulo entre F –– N : 102,0N : 102,0oo Pirâmide Pirâmide TrigonalTrigonal Influência da eletronegatividadeInfluência da eletronegatividade Geometria molecular Estrutura da matéria - 2010 45 MolMolééculas culas polarespolares e e apolaresapolares: : diatômicasdiatômicas Porém, uma diatômica homonuclear (O2, N2, Cl2, etc...), devido à ligação ser apolar, será então, apolar. Ligação covalente polar: elétrons não igualmente compartilhados, momento dipolar diferente de zero. δ+H―Clδ‐ µ = 1,1 D Analogamente, uma molécula polar Æ possui momento dipolar não‐nulo Uma molécula diatômica será polar se sua ligação for polar. Exemplo: HCl Centro de carga positiva Núcleo atômico Centro de carga negativa Toda molécula diatômica heteronuclear terá sempre algum momento de dipolo, sendo portanto moléculas polares. Toda molécula diatômica heteronuclear terá sempre algum momento de dipolo, sendo portanto moléculas polares. Estrutura da matéria - 2010 46 No caso de moléculas poliatômicas distinguir entre molécula polar e ligação polar. Exemplo: BF3 depende da geometria e da simetria molecular como os vetores de momento de dipolo de ligação estão orientados entre si. B F F F Ligação B‐F: polar Molécula: apolar Por que? momento de dipolo da ligação = vetor (direção, sentido, magnitude) momento de dipolo resultante da molécula = resultante da soma vetorial dos momentos de dipolo das ligações momento de dipolo da ligação = vetor (direção, sentido, magnitude) momento de dipolo resultante da molécula = resultante da soma vetorial dos momentos de dipolo das ligações 0=resµ MolMolééculas culas polarespolares e e apolaresapolares: : PoliatômicasPoliatômicas Estrutura da matéria - 2010 47 Outro exemplo: CO2 As duas ligações C=O são polares. Como fazem entre si um ângulo de 180º, os momentos de dipolo das ligações se cancelam mutuamente. Resultado: o CO2 é apolar, mesmo tendo duas ligações polares. δ‐δ‐ δ+ 0=resµ Observe o diagrama de potencial eletrostático Dióxido de carbono, CO2 Dióxido de carbono, CO2 MolMolééculas culas polarespolares e e apolaresapolares: : PoliatômicasPoliatômicas Estrutura da matéria - 2010 48 E no caso da água (H2O)? Temos duas ligações O‐H polares. Como fazem entre si um ângulo de 104,5º, os momentos de dipolo das ligações agora NÃO mais se cancelam mutuamente. Observe o diagrama de potencial eletrostático. 0≠resµ Resultado: a molécula de água é polar. MolMolééculas culas polarespolares e e apolaresapolares: : PoliatômicasPoliatômicas Estrutura da matéria - 2010 49 A forma da molécula define a sua polaridade: polar apolar E no caso destas duas ? Estrutura da matéria - 2010 50 Roteiro para identificar a polaridade de uma moléculas: a)desenhe a estrutura de Lewis; b) determine o arranjo de elétrons; c) identifique a fórmula VSEPR; d) dê nome às formas moleculares; e) identifique a polaridade. o caso (b) mostra como uma molécula poliatômica homonuclear pode ser polar. Estrutura da matéria - 2010 51 Exercício 1. Verifique se estas moléculas são polares ou apolares (a) SF4, (b) SF6 . Exercício 2. Verifique se estas moléculas são polares ou apolares (a) PCl5, (b) IF3 e (c) O3. ExercExercíícioscios Estrutura da matéria - 2010 52 Arranjos de Arranjos de áátomos que levam a moltomos que levam a molééculas polares e apolaresculas polares e apolares Estrutura da matéria - 2010 53 Arranjos de Arranjos de áátomos que levam a moltomos que levam a molééculas polares e apolaresculas polares e apolares Estrutura da matéria - 2010 54 Arranjos de Arranjos de áátomos que levam a moltomos que levam a molééculas polares e apolaresculas polares e apolares Estrutura da matéria - 2010 55 Arranjos de Arranjos de áátomos que levam a moltomos que levam a molééculas polares e apolaresculas polares e apolares Estrutura da matéria - 2010 56 Momentos de dipolo de algumas molMomentos de dipolo de algumas molééculasculas Estrutura da matéria - 2010 57 Resumo: Geometrias dos Pares de ElResumo: Geometrias dos Pares de Eléétronstrons Estrutura da matéria - 2010 58 Geometrias para 4 pares de ElGeometrias para 4 pares de Eléétronstrons Estrutura da matéria - 2010 59 Geometria Geometria MolecularMolecular para 5 pares de Elpara 5 pares de Eléétronstrons Estrutura da matéria - 2010 60 Geometria Geometria MolecularMolecular para 6 pares de Elpara 6 pares de Eléétronstrons Estrutura da matéria - 2010 61
Compartilhar