10.3: Previsão da Geometria Molecular

Teoria da VSEPR para Determinação de Geometrias de Pares de Eletrões

O procedimento que se segue usa a teoria VSEPR para determinar as geometrias de pares de eletrões e as estruturas moleculares:

1. Escreva a estrutura de Lewis da molécula ou do ião poliatómico.
2. Conte o número de grupos de eletrões (pares solitários e ligações) em torno do átomo central. Uma ligação simples, dupla, ou tripla conta como uma região de densidade de eletrões.
3. Identifique a geometria do par de eletrões com base no número de grupos de eletrões: linear, trigonal plana, tetraédrica, trigonal bipiramidal ou octaédrica (como representado na Figura 1, primeira coluna).
4. Utilize o número de pares solitários para determinar a estrutura molecular. Se for possível mais do que um arranjo de pares solitários e ligações químicas, escolha o que minimizará as repulsões, lembrando que pares solitários ocupam mais espaço do que ligações múltiplas, que ocupam mais espaço do que ligações simples. Em arranjos trigonais bipiramidais, a repulsão é minimizada quando cada par solitário está em uma posição equatorial. Em um arranjo octaédrico com dois pares solitários, a repulsão é minimizada quando os pares solitários estão em lados opostos do átomo central.

As estruturas moleculares são idênticas às geometrias de pares de eletrões quando não há pares solitários presentes. Para um número específico de pares de eletrões, as estruturas moleculares para um ou mais pares solitários são determinadas com base nas modificações da geometria correspondente do par de eletrões.

Previsão de Estruturas Moleculares Utilizando a Teoria da VSEPR 

Os exemplos que se seguem ilustram o uso da teoria da VSEPR para prever as estruturas moleculares. 

Vamos ver como determinar a geometria de pares de eletrões e a estrutura molecular de CO₂ e BCl₃.

Escrevemos a estrutura de Lewis de CO₂ como:

Isto mostra-nos duas ligações duplas em torno do átomo de carbono—cada ligação dupla conta como um grupo de eletrões, e não existem pares solitários no átomo de carbono. Utilizando a teoria da VSEPR, prevemos que os dois grupos de eletrões se arranjam em lados opostos do átomo central com um ângulo de ligação de 180°. A geometria do par de eletrões e a estrutura molecular são idênticas, e as moléculas de CO₂ são lineares.

Para prever a geometria de pares de eletrões e a estrutura molecular de uma molécula de TeCl₄, o primeiro passo é escrever a estrutura de Lewis de TeCl₄. Ele indica cinco grupos de eletrões em torno do átomo de Te: um par solitário e quatro pares de ligação:

Esperamos que estes cinco grupos de eletrões adoptem uma geometria de pares de eletrões trigonal bipiramidal. Para minimizar repulsões de pares solitários, o par solitário ocupa uma das posições equatoriais. A estrutura molecular  é a de um balancé.

Este texto foi adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 7.6: Molecular Structure and Polarity.

A teoria VSEPR ajuda a determinar as geometrias dos pares de elétrons e geometrias moleculares. Uma série de passos é utilizada para prever a geometria e a ligação de ângulos de moléculas, tais como o tricloreto de fósforo. O primeiro passo é desenhar estrutura da molécula de Lewis.

A seguir, contar o número total de grupos de elétrons sobre o átomo central. Em torno do fósforo, existem quatro grupos de elétrons, três pares de ligação e um único par. Determinar agora a geometria do par de elétrons.

A geometria do par de elétrons é tetraédrica. No entanto, por causa do par solitário, a geometria molecular é piramidal trigonal. O par solitário reduz o ângulo de ligação a menos de 109, 5 graus.

O mesmo protocolo é utilizado para prever a geometria do par de elétrons e a estrutura molecular do carbono dióxido de carbono. A estrutura de dióxido de carbono de Lewis mostra os dois-elétrons grupos em torno do átomo de carbono-como cada dupla ligação conta como um grupo de elétrons. Os dois grupos de elétrons orientam-se em lados opostos do átomo central de carbono com um ângulo de ligação de 180 graus.

O par de elétrons e as geometrias moleculares são idênticos porque não há pares solitários no átomo central, e as moléculas de dióxido de carbono são lineares. A estrutura de tetracloreto de telúrio de Lewis tem cinco grupos de elétrons à volta do átomo telúrio:quatro pares de ligação e um único par. Os grupos de elétrons têm uma geometria trigonal bipiramidal.

O par isolado ocupa uma das posições equatoriais e a molécula é em forma de serra. Estes passos podem ser novamente utilizados para determinar a geometria do par de elétrons e a estrutura molecular do ânion tetracloreto de iodo. A estrutura Lewis tem seis grupos de elétrons em torno do átomo de iodo, quatro pares de ligação e dois pares solitários.

Os grupos de elétrons têm um arranjo octaédrico. Os pares de ligação permanecem num único plano e os pares solitários são colocados de ambos os lados deste plano, minimizando a repulsão. A geometria molecular é planar quadrada.