Unidade 4 - Geometria Molecular

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Qumica Geral

Prof. Dr. Mrcio Marques Martins

Unidade 4 Geometria Molecular

http://digichem.org

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O mtodo para determinar a orientao mais estvel dos pares eletrnicos ao redor de um tomo central numa molcula e, a partir disto, a geometria da molcula denominada repulso entre os pares eletrnicos da camada de valncia ou mtodo VSEPR(pronunciar vesper).

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As suposies por trs desta teoria so:

1. Os pares eletrnicos da camada de valncia do tomo central numa molcula ou num on poliatmico tendem a se orientar de forma que sua energia total seja mnima. Isto significa que eles ficam to prximos quanto possvel do ncleo e ao mesmo tempo ficam o mais afastado possvel entre si, a fim de minimizar as repulses intereletrnicas.

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2. A magnitude na repulso entre pares depende do fato dos pares eletrnicos realizarem ligao ou no. Pares ligantes se repelem com fora mnima, pares no-ligantes com fora mxima.

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OBS.: Pares isolados ocupam mais espao do que pares compartilhados, por isso eles oferecem maior repulso em relao aos pares compartilhados (ou ligantes).

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3. Quanto maior o ngulo formado entre dois pares de eltrons, menor a repulso entre eles. Assim sendo, a fora de repulso cresce seguindo a ordem representada a seguir:

180o

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4. Cada nmero de coordenao possui uma geometria especfica que possui ngulos entre os pares de eltrons que minimizam a repulso eletrosttica, normalmente por causa da simetria.

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5. Usando argumentos baseados nas premissas anteriores e argumentos geomtricos e de simetria, as geometrias de pares eletrnicos abaixo so as que encontramos nas molculas mais frequentemente:

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No exemplo abaixo, temos duas possibilidades de arranjo de pares eletrnicos para uma molcula do tipo AX4E. Na opo (a), o Par Isolado (E) repele 3 Pares Compartilhados (X) (fora de repulso mdia) a 900 (pior ngulo). Na opo (b), o Par Isolado repele 2 Pares Compartilhados a 900 . Vence a geometria que tem menor quantidade de repulses, ou seja, a opo (b).

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No exemplo abaixo, uma molcula do tipo AX3E2. Os 2 Pares Isolados (E) repelem 1 Par Compartilhado (X) (fora de repulso mdia) a 1200 (ngulo de mdia repulso) e repelem dois Pares Compartilhados a 90 de forma simtrica. O PC (X) superior repele os 2 PI (E) para baixo enquanto que o X inferior repele o E para cima com igual intensidade, gerando uma anulao de repulses.

X

X

X

E

E

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No exemplo abaixo, uma molcula do tipo AX4E2. No existe nenhuma outra opo que atenda a critrios de simetria e/ou minimizao de repulses eletrnicas a no ser a apresentada na figura. Os dois PI so posicionados em oposio vertical. Cada um deles gera quatro repulses PI-PC a 900, as quais so anuladas pelas quatro repulses do par isolado oposto.

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Realize os clculos necessrios e utilize as tabelas de geometria para: (a) Classificar a geometria eletrnica da molcula usando a notao AXmEn. (b) Desconsiderando os pares compartilhados, classifique a geometria molecular.

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(A) AX2 (linear, linear); (B) AX3 (trigonal planar, trigonal planar); (C) AX4 (tetradrica, tetradrica); (D) AX3E (tetradrica, piramidal); (E) AX2E2 (tetradrica, angular) ; (F) AXE3 (tetradrica, linear); (G) AX5 (bipiramidal trigonal, bipiramidal trigonal); (H) AX4E (bipiramidal trigonal, gangorra); (I) AX3E2 (bipiramidal trigonal, forma-T); (J) AX2E3 (bipiramidal trigonal, linear); (K) AX6 (cotadrica,octadrica); (L) AX5E (octadrica, pirmide de base quadrada); (M) AX4E2 (octadrica,quadrtica)

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A Teoria da Ligao de Valncia (Heitler, London, Slater, Pauling 1920), um modelo mecnico-quntico que considera que os eltrons de diferentes tomos so descritos por funes de onda (orbitais atmicos), as quais aps combinao linear formam novas funes de onda (orbitais moleculares hbridos). O mtodo matemtico e bastante complexo, mas permite prever comprimentos e ngulos de ligao com grande preciso.

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Molcula H2: Dois tomos de H se aproximam e seus orbitais atmicos vo se combinar e formar um novo orbital atmico hbrido, que contm caractersticas dos dois orbitais que o formaram.

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Molcula H2: Antes da hibridizao dos orbitais atmicos, a densidade eletrnica entre os dois tomos nula. Aps, a densidade eletrnica entre os ncleos mxima (indicando a formao da ligao qumica).

2 tipos possveis de combinaes de orbitais atmicos: s e p

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Ligaes do tipo s

H2 HF F2

A superposio de orbitais do tipo s resultam em uma distribuio eletrnica ao longo do eixo que passa entre os dois ncleos.

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Ligaes do tipo p N2

O N tem distribuio eletrnica 2s22p3 , no entanto apenas um dos OA 2p pode fazer superposio frontal do tipo s. Os outros dois OA 2p s podem fazer superposio lateral, a qual resulta em uma ligao do tipo p.

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Ligaes do tipo p N2

A ligao s e as duas ligaes p formam uma espcie de cilindro eletrnico em torno dos dois ncleos de N.

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Sobram 2 AO 2p puros

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A hibridizao sp sempre produz 2 OAH com geometria linear.

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2 OAH sp (1 preenchido e 1 semi-preenchido) 2 OA p puros, responsveis pelas ligaes p.

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4 OAH sp3

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Hibridizao sp3d

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Hibridizao sp3d2

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