Geometria molecular: entenda a distribuição dos átomos na molécula
Veja o que é geometria molecular com o Stoodi!
Quando alguém pensa em moléculas, pode ser difícil imaginar inicialmente como elas de fato são. Para muita gente, entender a ideia de um agregado de átomos que se unem para formar uma nova substância pode ser bem complexo. Entretanto, a Química já tem os conhecimentos de geometria molecular bem estruturados. A disciplina avalia como os átomos ficam dispostos nas moléculas.
Essa geometria sofre interferência de vários fatores, como a distribuição dos elétrons e a polaridade. Você deve se lembrar de que os átomos são constituídos tanto de cargas positivas quanto de negativas, que se atraem ou repelem, o que impacta na forma como os átomos ficam dispostos.
Quer entender de uma vez por todas como a geometria molecular funciona? Então confira este post!
Boa leitura!
O que é geometria molecular?
Como você viu, a geometria molecular é uma parte dos estudos da Química e estuda a disposição espacial dos átomos nas moléculas. A forma como eles se agrupam não é igual e isso pode originar várias formas geométricas diferentes, dependendo de vários fatores, como hibridização, polaridade e forças moleculares.
Veja, agora, como esses fatores modificam a geometria.
Geometria molecular e hibridização
Veja como a hibridização ajuda a entender a geometria molecular.
Geometria Linear
- acontecerá no caso da hibridização do átomo central ser sp;
- acontecerá no caso da hibridização do átomo central ser dsp3 com três pares de elétrons livres.
Geometria Trigonal Plana
- acontecerá no caso da hibridização do átomo central ser sp2 sem pares de elétrons livres.
Geometria Angular
- acontecerá no caso da hibridização do átomo central ser sp2 com um par de elétrons livres;
- acontecerá no caso da hibridização do átomo central ser sp3 com dois pares de elétrons livres.
Geometria Tetraédrica
- acontecerá no caso da hibridização do átomo central ser sp3 sem pares de elétrons livres.
Geometria Piramidal
- acontecerá no caso da hibridização do átomo central ser sp3 com um par de elétrons livres.
Geometria Bipirâmide Trigonal
- acontecerá no caso da hibridização do átomo central ser dsp3 sem pares de elétrons livres.
Geometria Gangorra
- acontecerá no caso da hibridização do átomo central ser dsp3 com um par de elétrons livres.
Geometria forma de T
- acontecerá no caso da hibridização do átomo central ser dsp3 com dois pares de elétrons livres.
Geometria Octaédrica
- acontecerá no caso da hibridização do átomo central ser d2sp3 sem pares de elétrons livres.
Geometria Pirâmide Quadrada
- acontecerá no caso da hibridização do átomo central ser d2sp3 com um par de elétrons livres.
Geometria Quadrado Planar
- acontecerá no caso da hibridização do átomo central ser d2sp3 com dois pares de elétrons livres.
Geometria molecular e polaridade
Você lembra da teoria da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência? Essa teoria diz que, no átomo central de uma molécula, os pares eletrônicos da camada de valência — estejam em ligações ou não — se comportam como nuvens eletrônicas.
Como eles são negativamente carregados, causam repulsão entre si, mantendo a maior distância que puderem. Entretanto, a força dessa repulsão só consegue afastar os átomos que estão unidos fortemente em ligações covalentes, não sendo suficiente para quebrar a ligação.
Quer entender melhor? Perceba a molécula de água. Ela é formada por um átomo de oxigênio ligado a dois outros de hidrogênio por ligação covalente. Como o oxigênio só tem 6 elétrons na camada de valência, ele precisa fazer duas ligações para ficar estável (com cada hidrogênio).
Dessa forma, o oxigênio compartilha um de seus elétrons com cada hidrogênio, ficando com 8 e deixando o hidrogênio também com dois elétrons nas camadas de valência. Ou seja, os dois ficam estáveis!
Entretanto, o oxigênio ainda continua com dois pares livres de elétrons (não ligantes) que formam uma nuvem eletrônica capaz de repelir os pares compartilhados. Por esse motivo, a molécula de água não é linear, mas sim, angular.
Veja a geometria:
Na imagem, o oxigênio é representado pela bola maior vermelha, enquanto os hidrogênios pelas menores, brancas. Essa forma de ilustração, muito utilizada em geometria molecular, é chamada de modelo de bola e bastão: cada bola é um elemento e os bastões representam as ligações entre eles.
Geometria molecular e forças intermoleculares
Sabe quais são as forças intermoleculares? Descubra agora!
Força de Van der Wals
Acontece entre moléculas que são apolares, tanto em estado líquido quanto sólido. Essas forças ocorrem pela formação de dipolos temporários, permitindo que as moléculas se aproximem.
Forças dipolo-dipolo
Acontece entre moléculas polares. Nesse caso, o polo negativo de uma molécula sofre atração pelo polo positivo da outra, formando uma malha de moléculas que se atraem pelos polos contrários elétricos.
Pontes de Hidrogênio
A fonte de hidrogênio é considerada como um caso extremo da atração existente no dipolo-dipolo. Ela ocorre com compostos em que o hidrogênio é ligado aos átomos eletronegativos como oxigênio, hidrogênio e flúor.
Geometria molecular de Lewis
Gilbert Lewis criou uma proposta para representar as ligações moleculares ou covalentes, o que ficou conhecido como fórmula de Lewis ou fórmula eletrônica. A principal característica desse modelo é mostrar os elétrons na camada de valência de cada átomo, além da formação dos principais pares eletrônicos. Nesse caso, cada elétron é representado com um ponto ao redor do elemento químico (apenas os da camada de valência).
Tipos ou modelos de geometria molecular
Existem vários tipos de geometria molecular. Confira agora como cada um deles funciona!
Linear
Acontece nas moléculas que têm dois átomos (biatômica), como é o caso do Ácido clorídrico (HCl), ou em moléculas que tenham ângulos de 180 º, como ocorre com o gás carbônico (CO2) que tem dois pares de elétrons ligantes, sem pares isolados. Exemplos: HCl, CO2, BeCl2, BeH2, BeF2, CdI2.
Angular
Acontece em moléculas triatômicas e que tenham pares de elétrons não-ligantes. Isso é verificado no SO2 e em moléculas com 120 º de ângulo de ligação. Outros exemplos são a molécula de água (H20), SO2 e NO2 – . Há também aquelas que têm ângulo menor que 109,5º, como o caso do H2O, ClO2 -.
Trigonal
Também chamada de trigonal plana, ocorre quando há três nuvens eletrônicas. Formam um ângulo de 120 º, como o símbolo da Mercedes Benz. Exemplos: CH2O e BF3.
Tetraédrica
Ocorre quando há quatro nuvens eletrônicas e todas fazem ligações químicas com ângulos de 109 º 28′. Exemplos: CH4, SO4-2,NH4+,CH3Cl.
Em forma de T
Existe quando há seis nuvens ao redor do átomo central, sendo duas que fazem ligações e três que não realizam. Um exemplo é a molécula XeF2 e formam ângulos de 180 º. Outro exemplo é o ClF3.
Piramidal quadrada
Existe quando há seis nuvens eletrônicas próximas, ao redor do átomo central, sendo que cinco delas que fazem ligações químicas e uma que não é ligante. O átomo central torna-se o centro de uma pirâmide. Exemplos são BrF5 , IF5 e TeF5.
Quadrada plana
Como acontece com a piramidal quadrada, a piramidal plana ocorre com seis nuvens eletrônicas. Entretanto, aqui são quatro ligações químicas no átomo central e duas não-ligantes. Um bom exemplo é a molécula XeF4. Os ângulos são de 90 º. Outro exemplo é o BrF4.
Piramidal
Ocorre quando há quatro nuvens eletrônicas, sendo três fazendo ligações e uma não-ligante, como a molécula NH3. Forma ângulos de 109,5 º. Outros exemplos são: ClO3 -e H3O+.
Bipirâmide trigonal
Acontece quando há cinco nuvens eletrônicas e todas fazem ligações. Um exemplo é a molécula PCl5 e formam ângulos de 120 º e 90 º. Outros exemplos: PF5 e PBr3F2.
Gangorra
Ocorre quando há cinco nuvens, sendo que quatro fazem ligações e uma não. Um exemplo é a molécula de SF4. Os ângulos são de 120 º e 180 º. Outros exemplos são: IF4 + e SeCl4.
Octaédrica
Ocorre quando há seis nuvens, sendo que todas fazem ligações e formam ângulos de 90 º e 180 º graus. Exemplos são: SF6 e PF6.
Geometria molecular bipiramidal pentagonal
Ocorre quando há sete nuvens, sendo que todas fazem ligações (oito elementos na estrutura). Os ângulos são de 90 º e 72 º.
Agora que você sabe mais sobre geometria molecular, está pronto para entender um pouco mais sobre as relações físico-químicas, já que a disposição dos átomos é uma matéria importante para determinar as propriedades e características das substâncias.
Assista às videoaulas para fixar o conhecimento e se dar bem na hora da prova. Também não deixe de acessar a lista de exercícios do Stoodi para testar suas habilidades e aprimorar seus estudos.