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ASSUNTO: Geometria e Polaridade Molecular – Resolução dos Exercícios da Lista 2
EXERCÍCIOS_LISTA 2.
Para as espécies químicas a seguir a) BF 3 ; b) CH 4 ; c) PCl 5 ; d) SF 6 ; e) NH 4 +^ ;
f) PO 4 3-; g) NH 3 ; h) H 2 O; i) H 3 O+: (i) desenhe a estrutura de Lewis; (ii) preveja o arranjo espacial ou geometria dos
pares de elétrons de valência ao redor do átomo central; (iii) preveja o arranjo espacial ou geometria dos átomos
(iv) preveja se cada espécie química será polar ou apolar. Justifique sua resposta.
Resolução:
a) BF 3
Configuração eletrônica 5 B: 1s^2 2s^2 2p^1 3 elétrons de valência
Configuração eletrônica 9 F: 1s^2 2s^2 2p^5 7 elétrons de valência
No^ total de elétrons de valência na molécula BF 3 = 31(B) + 73(F) = 24 e-^ de valência na molécula BF 3 12 pares de e-
(i) Estrutura de Lewis para a molécula BF 3 :
(ii) Arranjo espacial ou geometria dos pares de elétrons de valência ao redor do átomo de B, que é o átomo central na molécula BF 3 triangular ou trigonal planar, visto que ao redor do B há 3 pares de elétrons, sendo o arranjo espacial mencionado o que possibilitará o maior distanciamento entre esses pares eletrônicos, minimizando as repulsões entre os mesmos.
(iii) Arranjo espacial ou geometria dos átomos na molécula BF 3 : triangular ou trigonal planar, visto que os 3 pares de elétrons ao redor do B, são pares ligados ou compartilhados, sendo o arranjo espacial mencionado o que possibilitará o maior distanciamento entre esses pares eletrônicos, minimizando as repulsões entre os mesmos.
(iv) Eletronegatividade, :
(B) = 2,
(F) = 4,
= (F) - (B) = 4,0 – 2,0 = 2,0 a ligação covalente entre os átomos de B e F é uma ligação covalente polar, na qual os átomos de F mais eletronegativos do que o de B, atraem para mais próximo de si os pares de e-^ compartilhados com o B. Assim, os átomos de F terão carga parcial negativa (-) e o de B terá carga parcial positiva (+).
= 0 molécula apolar
Ressalta-se que moléculas com ligações covalentes polares não necessariamente serão polares. No caso da molécula BF 3 , embora suas ligações interatômicas sejam polares, visto que, a diferença de eletronegatividade entre os átomos envolvidos nas ligações não é nula, ou seja, 0, a molécula é apolar, pois apresenta geometria triangular planar com todos os átomos ao redor do B sendo idênticos, isto é, do mesmo elemento químico. Sendo assim, o seu momento de dipolo ou momento dipolar () é zero.
b) CH 4
Configuração eletrônica 1 H: 1s^1 1 elétron de valência
Configuração eletrônica 6 C: 1s^2 2s^2 2p^2 4 elétrons de valência
No^ total de elétrons de valência na molécula CH 4 = 14(H) + 41(C) = 8 e-^ de valência na molécula CH 4 4 pares de e-
(i) Estrutura de Lewis para a molécula CH 4 :
(ii) Arranjo espacial ou geometria dos pares de elétrons de valência ao redor do átomo de C, que é o átomo central na molécula CH 4 tetraédrica, visto que ao redor do C há 4 pares de elétrons, sendo o arranjo espacial mencionado o que possibilitará o maior distanciamento entre esses pares eletrônicos, minimizando as repulsões entre os mesmos.
(iii) Arranjo espacial ou geometria dos átomos na molécula CH 4 : tetraédrica, visto que os 4 pares de elétrons ao redor do C, são pares ligados ou compartilhados, sendo o arranjo espacial mencionado o que possibilitará o maior distanciamento entre esses pares eletrônicos, minimizando as repulsões entre os mesmos.
(iv) Eletronegatividade, :
(H) = 2,
(C) = 2,
(iv) Eletronegatividade, :
(P) = 2,
(Cl) = 3,
= (Cl) - (P) = 3,2 – 2,2 = 1,0 a ligação covalente entre os átomos de P e Cl é uma ligação covalente polar, na qual os átomos de Cl mais eletronegativos do que o de P, atraem para mais próximo de si os pares de e-^ compartilhados com o átomo de P. Assim, os átomos de Cl terão carga parcial negativa (-) e o átomo de P terá carga parcial positiva (+).
No caso da molécula PCl 5 , embora suas ligações interatômicas sejam polares, visto que, a diferença de eletronegatividade entre os átomos envolvidos nas ligações não é nula, ou seja, 0, a molécula é apolar, pois apresenta geometria bipiramidal triangular, sendo todos os átomos ao redor do P idênticos. Sendo assim, o seu momento de dipolo ou momento dipolar () é zero.
d) SF 6
Configuração eletrônica 16 S: 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^4 6 elétrons de valência
Configuração eletrônica 9 F: 1s^2 2s^2 2p^5 7 elétrons de valência
No^ total de elétrons de valência na molécula SF 6 = 61(S) + 76(F) = 48 e-^ de valência na molécula SF 6 24 pares de e-
(i) Estrutura de Lewis para a molécula SF 6 :
(ii) Arranjo espacial ou geometria dos pares de elétrons de valência ao redor do átomo de S, que é o átomo central na molécula SF 6 bipirâmide quadrada ou bipiramidal quadrangular, visto que ao redor do S há 6 pares de elétrons, sendo o arranjo espacial mencionado o que possibilitará o maior distanciamento entre esses pares eletrônicos, minimizando as repulsões entre os mesmos.
(iii) Arranjo espacial ou geometria dos átomos na molécula SF 6 : bipirâmide quadrada ou bipiramidal
quadrangular, visto que os 6 pares de elétrons ao redor do S, são pares ligados ou compartilhados, sendo o arranjo espacial mencionado o que possibilitará o maior distanciamento entre esses pares eletrônicos, minimizando as repulsões entre os mesmos.
(iv) Eletronegatividade, :
(S) = 2,
(F) = 4,
= (F) - (S) = 4,0 – 2,6 = 1,4 a ligação covalente entre os átomos de S e F é uma ligação covalente polar, na qual os átomos de F mais eletronegativos do que o de S atraem para mais próximo de si os pares de e- compartilhados com o átomo de S. Assim, os átomos de F terão carga parcial negativa (-) e o átomo de S terá carga parcial positiva (+).
No caso da molécula SF 6 , embora suas ligações interatômicas sejam polares, visto que, a diferença de eletronegatividade entre os átomos envolvidos nas ligações não é nula, ou seja, 0, a molécula é apolar, pois apresenta geometria bipiramidal quadrangular, sendo todos os átomos ao redor do S idênticos. Sendo assim, o seu momento de dipolo ou momento dipolar () é zero.
e) NH 4 +
Configuração eletrônica 1 H: 1s^1 1 elétron de valência
Configuração eletrônica 7 N: 1s^2 2s^2 2p^3 5 elétrons de valência
No^ total de elétrons de valência no íon NH 4 +^ = [41(H) + 51(N) – 1 e- ]= 8 e-^ de valência no íon poliatômico NH 4 +^ 4 pares de e-
(i) Estrutura de Lewis para o íon NH 4 +:
(ii) Arranjo espacial ou geometria dos pares de elétrons de valência ao redor do átomo de N, que é o átomo central no íon NH 4 +^ tetraédrica, visto que ao redor do N há 4 pares de elétrons, sendo o arranjo espacial
(ii) Arranjo espacial ou geometria dos pares de elétrons de valência ao redor do átomo de P, que é o átomo central no íon PO 4 3-^ tetraédrica, embora ao redor do P existam 5 pares de elétrons, dos quais dois pares de e-^ por estarem entre os mesmos dois átomos (ligação dupla P = O), são contabilizados como se fossem um par. Desta forma, o arranjo espacial mencionado é o que possibilitará o maior distanciamento entre esses pares eletrônicos, minimizando as repulsões entre os mesmos.
(iii) Arranjo espacial ou geometria dos átomos no íon PO 4 3-: tetraédrica, pois todos os pares de elétrons ao redor de P estão ligados ou compartilhados, sendo o arranjo espacial mencionado o que possibilitará o maior distanciamento entre esses pares eletrônicos, minimizando as repulsões entre os mesmos.
(iv) Eletronegatividade, :
(P) = 2,
(O) = 3,
= (O) - (P) = 3,5 – 2,2 = 1,3 a ligação covalente entre os átomos de P e O é uma ligação covalente polar, na qual os átomos de O mais eletronegativos do que o de P, atraem para mais próximo de si os pares de e-^ compartilhados com o átomo de P. Assim, os átomos de O terão carga parcial negativa (-) e o átomo de P terá carga parcial positiva (+).
No íon PO 4 3-, embora as ligações interatômicas sejam polares, visto que, a diferença de eletronegatividade entre os átomos envolvidos nas ligações não é nula, ou seja, 0, a molécula é apolar, pois apresenta geometria tetraédrica, sendo todos os átomos ao redor do P idênticos. Sendo assim, o seu momento de dipolo ou momento dipolar () é zero.
g) NH 3
Configuração eletrônica 1 H: 1s^1 1 elétron de valência
Configuração eletrônica 7 N: 1s^2 2s^2 2p^3 5 elétrons de valência
No^ total de elétrons de valência na molécula NH 3 = [31(H) + 51(N)]= 8 e-^ de valência na molécula NH 3 4 pares de e-
(i) Estrutura de Lewis para a molécula NH 3 :
(ii) Arranjo espacial ou geometria dos pares de elétrons de valência ao redor do átomo de N, que é o átomo central na molécula NH 3 tetraédrica, visto que ao redor do N há 4 pares de elétrons. Assim, o arranjo espacial
mencionado é o que possibilitará o maior distanciamento entre esses pares eletrônicos, minimizando as repulsões entre os mesmos.
(iii) Arranjo espacial ou geometria dos átomos na molécula NH 3 : piramidal triangular, visto que ao redor do N há 4 pares de elétrons dos quais 3 são compartilhados e 1 par está isolado ou não compartilhado, sendo o arranjo espacial mencionado o que possibilitará o maior distanciamento entre esses pares eletrônicos, minimizando as repulsões entre os mesmos.
(iv) Eletronegatividade, :
(H) = 2,
(N) = 3,
= (N) - (H) = 3,0 – 2,1 = 0,9 a ligação covalente entre os átomos de N e H é uma ligação covalente polar, na qual o átomo de N mais eletronegativo do que os de H, atrai para mais próximo de si os pares de e- compartilhados com os átomos de H. Assim, o átomo de N terá carga parcial negativa (-) e os átomos de H terão carga parcial positiva (+).
No caso da molécula NH 3 , suas ligações interatômicas são polares, visto que, a diferença de eletronegatividade entre os átomos envolvidos nas ligações não é nula, ou seja, 0, e a molécula também é polar, pois apresenta geometria piramidal triangular. Sendo assim, o seu momento de dipolo ou momento dipolar () é diferente de zero.
h) H 2 O
Configuração eletrônica 1 H: 1s^1 1 elétron de valência
Configuração eletrônica 8 O: 1s^2 2s^2 2p^4 6 elétrons de valência
No^ total de elétrons de valência na molécula H 2 O = [21(H) + 61(O)]= 8 e-^ de valência na molécula H 2 O 4 pares de e-
Configuração eletrônica 8 O: 1s^2 2s^2 2p^4 6 elétrons de valência
No^ total de elétrons de valência no íon H 3 O+^ = [31(H) + 6 1(O) – 1 e- ]= 8 e-^ de valência no íon H 3 O+^ 4 pares de e-
(i) Estrutura de Lewis para o íon H 3 O+:
(ii) Arranjo espacial ou geometria dos pares de elétrons de valência ao redor do átomo de O, que é o átomo central no íon H 3 O+^ tetraédrica, visto que ao redor do O há 4 pares de elétrons. Assim, o arranjo espacial mencionado é o que possibilitará o maior distanciamento entre esses pares eletrônicos, minimizando as repulsões entre os mesmos.
(iii) Arranjo espacial ou geometria dos átomos no íon H 3 O+: piramidal triangular, visto que ao redor do O há 4 pares de elétrons, dos quais 3 pares estão ligados ou compartilhados e, o outro, está isolado ou não compartilhado.
(iv) Eletronegatividade, :
(H) = 2,
(N) = 3,
= (O) - (H) = 3,5 – 2,1 = 1,4 a ligação covalente entre os átomos de O e H é uma ligação covalente polar, na qual o átomo de O mais eletronegativo do que os de H, atrai para mais próximo de si os pares de e- compartilhados com os átomos de H. Assim, o átomo de O terá carga parcial negativa (-) e os átomos de H terão carga parcial positiva (+).
No íon H 3 O+, as ligações interatômicas são polares, visto que, a diferença de eletronegatividade entre os átomos envolvidos nas ligações não é nula, ou seja, 0, e a molécula também é polar, pois apresenta geometria piramidal triangular. Sendo assim, o seu momento de dipolo ou momento dipolar () é diferente de zero.
Exercícios Complementares
1. Em cada par a seguir, qual é a ligação mais polar? Explique. Para a ligação mais polar de cada par, use
os símbolos δ+ e δ- para ilustrar o dipolo resultante da ligação.
a) H – F ou H – Cl
b) N – H ou O – H
c) N – O ou O – S
d) H – H ou Cl – C
Eletronegatividade, : H – 2,1; Cl – 3,0; F – 4,0; N – 3,0; O – 3,5; C – 2,5; S – 2,5.
2. Desenhe a estrutura de Lewis e preveja a geometria dos pares de elétrons ao redor do átomo central das
espécies químicas a seguir, a geometria de cada molécula ou íon poliatômico e se a molécula ou o íon
é polar ou apolar.
a) CCl 4
b) H 2 S
c) CS 2
d) NF 3
e) SF 4
f) SiO 2
g) SO 3 2-
h) HOF
Elemento Número Atômico (Z)
Eletronegatividade ( )
Hidrogênio, H 1 2,
Carbono, C^6 2,
Cloro, Cl 17 3,
Enxofre, S 16 2,
Nitrogênio, N 7 3,
Flúor, F 9 4,
Silício, Si 14 1,
Oxigênio, O 8 3,
