Aula_6_Modelo_VSEPR_Eliana_Valle_2013_Modo_de_Compatibilidade_

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Modelo de Repulsão de Pares de Elétrons 
na Camada de Valência
Estrutura da Matéria – Profa. Eliana Valle
Estrutura Molecular
Modelo de Repulsão de Pares de Elétrons na Camada de Valência
Ligação química e geometria
Descreve como os átomos estão 
distribuídos no espaço
Geometria Molecular
Valence Shell Electron Pair Repulsion 
VSEPR
Determina a orientação mais estável dos 
pares de elétrons ao redor de um átomo 
central
Ronald Gillespie e Ronald Nyholm
(Canadá, 1957)
R.J. Gillespie, R.S. Nyholm, Quart. 
Rev. Chem. Soc. 11 (1957) 339
Nevil Sidgwick e Hebert Powell 
(Inglaterra, 1940)
N.V. Sidgwick, H.E. Powell, 
Proc. R. Soc. A176 (1940) 153
VSEPR
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 Aprimorada 
• pares de elétrons ligantes
• pares de elétrons isolado (não ligante)
• concentração de elétrons associados a ligações múltiplas
H N H
H
R
e
g
i
õ
e
s
 
d
e
 
a
l
t
a
 
d
e
n
s
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d
e
 
e
l
e
t
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ô
n
i
c
a
VSEPR
Arranjo e/ou ângulos de pares de elétrons em torno de um centro
atômico depende do número de:
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.
1ª regra: repulsão entre os pares de e-
O volume dos balões representam uma força repulsiva que impede
que outro balão ocupe o mesmo espaço.
As bolas adquirem naturalmente estas formas, que minimizam
as interações entre elas.
Repulsão entre os pares de elétrons
Forte a 90°, mais fraca a 120° e muito fraca a 180°
Repulsão entre os pares de e- - Analogia: Balões 
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 NÃO SÃO representados na
GEOMETRIA MOLECULAR, pois não são corpos massivos como os
núcleos.
Arranjo de elétrons 
Posições das regiões de alta concentração de elétrons (pares 
ligantes e não ligantes) em torno do átomo central
2 pares de e-
3 pares de e- 4 pares de e-
5 pares de e- 6 pares de e- 7 pares de e
-
Arranjo de elétrons 
Geometria molecular
Nomes das formas de moléculas simples e seus ângulos de ligação
Pirâmide 
trigonal Em T Tetraédrica
Gangorra
Quadrado 
planar Bipirâmide 
Trigonal
Pirâmide 
quadrada Octaédrica Bipirâmide 
pentagonal
Geometria molecular
Forma e estrutura das 
moléculas: AXnEm
Modelo VSEPR básico
Algumas formas geométricas comuns:
Tetraédricas;
Octaédricas;
Bipirâmide trigonal.
AXn
A: átomo central
X: átomo ligado
n: número de grupos X ligados
E: pares isolados
m: número de pares isolados
• Cada região de elevada densidade eletrônica terá um átomo ligado e a forma será
a mesma do arranjo de elétrons.
• Moléculas com essa fórmula (AXn) não têm pares de elétrons isolados no átomo
central.
Nestes casos, os ângulos de ligação já 
são fixos pela simetria molecular
Por exemplo, o ângulo H-C-H do metano é 109,5° (ângulo do tetraedro): 
Os ângulos do FSF do SF6 são 90 e 180º. 
Octaédrica
Bipirâmide trigonal
Tetraédrica
E os ângulos Cl-P-Cl do PCl5 são 90, 120 e 180°. 
VSEPR: moléculas com fórmula AXn
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 ligação
• identificar o átomo central;
• escrever a estrutura de Lewis da molécula ou íon;
• contar os pares de elétrons de ligação e pares de elétrons isolados.
Arranjo de elétrons (e-)
incluir as posições espaciais de todos os pares de elétrons 
(ligantes e isolados)
Geometria molecular
disposição espacial dos átomos
Aplicação 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 e-
Arranjo de elétrons
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
Aplicação do modelo VSEPR: AXn (n = 2)
Outro exemplo: Trifluoreto de boro, BF3
Três pares ligantes no átomo central (boro) e nenhum par isolado;
Pelo modelo VSEPR: afastamento máximo dos pares:
• Os três pares ligantes devem ocupar os vértices de um triângulo. O
arranjo de elétrons é trigonal planar.
Trifluoreto de boro, BF3
Arranjo de 
elétrons
Como um átomo de flúor liga-se a um 
dos pares de elétrons, a molécula de BF3
é trigonal planar, com os três ângulos 
F-B-F iguais a 120º, que se verifica 
experimentalmente.
F
F F
B
Trifluoreto de boro, BF3
Aplicação do modelo VSEPR: AXn (n = 3)
Geometria 
molecular
Metano: CH4 
átomo central: C 
4 pares de elétrons
Arranjo de elétrons:
Geometria molecular 
Tetraédrica, 
com ângulo de 109,5º 
Metano, CH4
Aplicação do modelo VSEPR: AXn (n = 4)
Contagem dos e- de valência:
C: 4
4 H: 4(1) = 4
Total: 8 e- de valência
4 pares de e- ligantes
0 de par isolado
Pentacloreto de fósforo: PCl5 
Átomo central: P
Bipirâmide trigonal
5 pares de elétrons
Arranjo de elétrons:
Geometria molecular
Pentacloreto de fósforo, PCl5
Bipirâmide trigonal
Aplicação do modelo VSEPR: AXn (n = 5)
5 pares de e- ligantes
0 de par isolado
Hexafluoreto de enxofre: SF6 
Átomo central: S
Octaédrica
6 pares de elétrons
Geometria molecular
S
F
F
F
F
F
F
Hexafluoreto de enxofre, SF6
Octaédrica
Aplicação do modelo VSEPR: AXn (n = 6)
Arranjo de elétrons:
5 pares de e- ligantes
0 de par isolado
2ª regra: não se distingue ligação múltipla de ligação simples
VSEPR: Ligações múltiplas
Dióxido de carbono: CO2 
átomo central: C 
4 pares de elétrons
Geometria molecular 
� Ligação múltipla: é tratada como uma só região de alta concentração de elétrons.
� Os dois pares de elétrons permanecem juntos e repelem outros pares (ligados ou
isolados) como se fossem um só.
� Isto vale tanto para duplas como para triplas ligações.
OO C
Contagem dos e- de valência:
C: 4
2CO: 2(6) = 12
Total: 16 e- de valência
Arranjo de elétrons:
4 pares de e-
ligantes
CO O
No caso do ânion carbonato: A dupla exerce o mesmo
efeito de repulsão do
que as simples, então a
estrutura final é trigonal
plana.
Íon Carbonato, CO32-
Íon Carbonato, CO32-
VSEPR: Ligações múltiplas
• 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 
VSEPR: Ligações múltiplas
3ª regra: na existência de mais de um átomo central, as
ligações de cada átomo são tratadas independentemente.
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
VSEPR: Mais de um átomo central
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.
Etino, C2H2
VSEPR: Mais de um átomo central
1 – Prediga a forma do pentafluoreto de arsênio (AsF5), um
poderoso ácido de Lewis.
2 – Prediga a forma da molécula do formaldeído.
Exercícios
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.
Relação entre o modelo VSEPR e estruturas de Lewis
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-
Relação entre o modelo VSEPR e estruturas de Lewis
Moléculas com pares de elétrons isolados no átomo 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 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 AX3 SO3
2- AX3E
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.
VSEPR: moléculas com fórmula AXnEm
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
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-): Arranjo de elétrons:
Quatro regiões de 
alta concentração de 
elétrons, máximo 
afastamento mútuo 
Íon sulfito, SO32- Experimentalmente, os ângulos O-S-O são 106
°
,menores
que 109,5° (arranjo tetraédrico).
VSEPR: moléculas com fórmula AXnEm
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:
Angular
Dióxido de nitrogênio, NO2
Arranjo de 
elétrons
(incluindo o elétron 
desemparelhado)
Geometria molecular 
AX2E
VSEPR: moléculas com fórmula AXnEm
Amônia: NH3
Geometria molecular 
Pirâmide Trigonal
A presença do par isolado 
provoca uma distorção do 
ângulo de 109,5 para 107,5°
1 par de e- isolado
3 pares de e- ligantes
O papel dos pares de elétrons isolados 
Arranjo de elétrons
• Vamos rever a aproximação de equivalência entre pares
isolados e pares da ligação. Até que ponto ela é razoável?
• Na versão final da regra VSEPR, há diferenciação entre
par isolado e par de ligação.
4 pares de elétrons
AX3E
VSEPR: moléculas com fórmula AXnEm
Água: H2O 4 pares de elétronsArranjo de elétrons:
2 pares de e- isolados
Geometria molecular 
Angular
A presença de 2 pares de elétrons
isolados provoca uma distorção do 
ângulo ainda maior, de 109° 5’ para 105°
2 pares de e- ligantes
O HH
AX2E2
VSEPR: moléculas com fórmula AXnEm
• Um par de elétrons isolados ocupa mais espaço em torno do átomo
central que um par de elétrons ligante:
• o par de elétrons isolado é atraído por apenas um núcleo
• o par ligante é compartilhado por dois núcleos
VSEPR:O papel dos pares de elétrons isolados 
• Os ângulos de ligação de moléculas com pares isolados são
sistematicamente menores do que o esperado (como vimos).
Exemplo: NH3
Par isolado
Pares de ligação
átomo
No modelo VSEPR, os pares isolados devem ser tratados como
exercendo MAIOR repulsão do que os pares de ligação.
Arranjo de elétrons
Metano, CH4
4 pares ligantes Amônia, NH33 pares ligantes
Água, H2O
2 pares ligantes
presença de pares de 
elétrons isolados 
provoca pequenas 
distorções nos ângulos 
de ligação da molécula
VSEPR: Força relativa de Repulsão entre os pares de e-
Geometria molecular 
Energia mais baixa:
• pares isolados o mais afastados entre si;
• 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.
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
VSEPR: Força relativa de Repulsão entre os pares de e-
Regras 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.
3 – Prediga (a) o arranjo dos elétrons e (b) a forma da
molécula IF5.
4 – Prediga (a) o arranjo dos elétrons e (b) a forma da
molécula SO2.
Exercícios
Exemplo: 
Considere o IF4+ (AX4E) arranjo de elétrons
Duas possibilidades de localizar o par isolado:
Axial:
repele fortemente 3pares ligados
Equatorial:
repele fortemente 
2 pares ligados
mais 
estável
VSEPR: Posição ocupada pelo par isolado
Posição ocupada pelo par isolado prevista pelo modelo VSEPR
Outro exemplo: 
Considere o ClF3 (AX3E2) arranjo de elétrons
Várias possibilidades de localização dos pares isolados:
Cl
F
F
F
O resultado é que pares de elétrons
isolados, que são mais volumosos que os
pares de elétrons de ligação, preferem
ocupar posições equatoriais no lugar de
posições axiais.
Arranjo molecular de menor energia
Geometria molecular “forma de T”
Posição ocupada pelo par isolado prevista pelo modelo VSEPR
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.
Exercícios
Geometria molecular:
quadrado planar
Arranjo de elétrons:XeF4
ao contrário da 
bipirâmide triangular, o 
octaedro não tem 
nenhuma posição axial e 
equatorial distinta 
(todas posições são 
equivalentes), mas os 
dois pares isolados 
estão mais distantes 
quando se encontram 
em lados opostos do 
átomo central
AX4E2
VSEPR
Relembrando
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 - arranjo eletrônico trigonal planar e fórmula molecular angular.
A magnitude das repulsões entre os pares de elétrons ligantes
depende da diferença de eletronegatividade entre o átomo
central e os demais átomos:
NH3 ângulo entre H – N : 107,3o
NF3 ângulo entre F – N : 102,0o
Pirâmide Trigonal
Influência da eletronegatividade
Geometria molecular
Moléculas polares e apolares: diatômicas
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- µµµµ = 1,1 D 
Analogamente,
uma molécula polar 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.
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
Moléculas polares e apolares: Poliatômicas
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. 
δδδδ-
+
0=resµ
Observe o diagrama de 
potencial eletrostático
Dióxido de carbono, CO2
Dióxido de carbono, CO2
Moléculas polares e apolares: Poliatômicas
δδδδ-
δδδδ+
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.
Moléculas polares e apolares: Poliatômicas
A forma da molécula define a sua polaridade:
polar apolar
E no caso destas duas ?
polar apolar
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.
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.
Exercícios
Arranjos de átomos que levam a moléculas polares e apolares
Arranjos de átomos que levam a moléculas polares e apolares
Arranjos de átomos que levam a moléculas polares e apolares
Momentos de dipolo de algumas moléculas
Resumo: Geometrias dos Pares de Elétrons
Geometrias para 4 pares de Elétrons
Geometria Molecular para 5 pares de Elétrons
Geometria Molecular para 6 pares de Elétrons