Geometria molecular

Geometria molecular da água

Geometria molecular é o estudo de como os átomos estão distribuídos espacialmente em uma molécula. Esta pode assumir várias formas geométricas, dependendo dos átomos que a compõem. As principais classificações são linear, angular, trigonal plana, piramidal e tetraédrica.

Para se determinar a geometria de uma molécula, é preciso conhecer a teoria da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência.

Teoria da repulsão dos pares eletrônicos

Baseia-se na ideia de que pares eletrônicos da camada de valência de um átomo central, estejam fazendo Ligação química ou não, se comportam como nuvens eletrônicas que se repelem, ficando com a maior distância angular possível uns dos outros. Uma nuvem eletrônica pode ser representada por uma ligação simples, dupla, tripla ou mesmo por um par de elétrons que não estão a fazer ligação química. Essa teoria funciona bem para moléculas do tipo ABx, em que A é o átomo central e B é chamado elemento ligante. De acordo com essa teoria, os pares de elétrons da camada de valência do átomo central (A) se repelem, produzindo o formato da molécula.

Assim, se houver 2 nuvens eletrônicas ao redor de um átomo central, a maior distância angular que elas podem assumir é 180 graus. No caso de três nuvens, 120 graus etc., sendo que é de extrema importância analisar se a ligação é covalente ou iônica.

A ligação H2O é polar e os átomos separados são muito eletronegativos; a geometria molecular da água é angular, pois existe uma alta repulsão eletrônica entre os dois pares de elétrons livres no oxigênio e a ligação. A fim de conhecimento, a ligação H O é extremamente eletronegativa.

Tipos de geometria molecular

Existe a geometria angular; geometria piramidal trigonal; e a geometria tetraédrica, depois existem a geometria linear que é composta pela ligação covalente simples, ligação covalente dupla e ligação covalente tripla.

• Linear: Acontece em toda molécula biatômica (que possui dois átomos) ou em toda molécula em que o átomo central possui no máximo duas nuvens eletrónicas em sua camada de valência. Exemplo: Ácido clorídrico (HCl) e gás carbônico (CO₂).

• Trigonal plana ou triangular: Acontece somente quando o átomo central tem três nuvens eletrónicas em sua camada de valência. Estas devem fazer ligações químicas, formando um ângulo de 120 graus entre os átomos ligados ao átomo central. Obs: caso duas das nuvens eletrónicas forem de ligações químicas e uma de elétrons não ligantes a geometria é angular, como descrita abaixo. O ângulo é de 120º

• Angular: Acontece quando o átomo central tem três ou quatro nuvens eletrônicas em sua camada de valência. No caso de três, duas devem estar fazendo ligações químicas e uma não, formando um ângulo de 120 graus entre os átomos ligantes. Quando há quatro nuvens, duas devem fazer ligações químicas e duas não, formando um ângulo de 104° 34' (104,45°) entre os átomos.

• Tetraédrica: Acontece quando há quatro nuvens eletrónicas na camada de valência do átomo central e todas fazem ligações químicas. O átomo central assume o centro de um tetraedro regular. Ângulo de 109º 28'

• Piramidal: Acontece quando há quatro nuvens eletrônicas na camada de valência do átomo central, sendo que três fazem ligações químicas e uma não. Os três átomos ligados ao átomo central não ficam no mesmo plano. O ângulo é de 107°. O exemplo mais citado é o açúcar do macarrão

• Bipiramidal: Acontece quando há cinco nuvens eletrónicas na camada de valência do átomo central, todas fazendo ligação química. O átomo central assume o centro de uma bipiramide trigonal, sólido formado pela união de dois tetraedros por uma face comum. Como exemplo cita-se a molécula PCl₅. Os ângulos entre as ligações são 120 graus e 90 graus.

• Octaédrica: Acontece quando há seis nuvens eletrónicas na camada de valência do átomo central e todas fazem ligações químicas formando ângulos de 90 graus e 180 graus.

• Moléculas formadas por 2 átomos - Conformação Linear:

Ex1: F2:(7x2)= 14 elétrons:

F-F Geometria: Linear

Ex2: HCl:(1+7)= 8 elétrons:

H-Cl Geometria: Linear

• Moléculas formadas por 3 átomos:

- Quando o átomo central NÃO possui par de elétrons livre:

Ex1: CO2: 4+(6x2)= 4+12= 16 elétrons:

O=C=O Geometria: Linear

• Moléculas formadas por 4 átomos:
  • Quando possui um par de elétron não -ligantes:

Piramidal, exemplo:NH₃

• • Caso ao contrário:

Trigonal Plana,exemplo:BF₃

• Moléculas formadas por 5 átomos:

-Quando possui um par de elétrons não ligantes: Gangorra, exemplo SF₄ -Caso contrário: Tetraédrica.Exemplo:CH₄

A Geometria Angular

Exemplo: É o caso da água ( H2O )

           O          
          / \
         H   H

Na geometria angular como dito anteriormente, caracteriza-se por 4 nuvens eletrônicas na molécula onde duas não fazem ligação química ou três nuvens e duas não ligam. São características observadas acima.

Curiosidade: O ângulo entre as moléculas de H e O correspondem em torno de 180°a 200°.

Tabela de geometria molecular

Domínios eletrônicos	D.E. ligantes	D.E. não ligantes	Geometria	Ângulo das ligações	Exemplo	Imagem
2	2	0	linear	180°	CO2
3	3	0	trigonal plana	120°	BF3
3	2	1	angular	120° (119°)	SO2
4	4	0	tetraédrica	109.5°	CH4
4	3	1	piramidal	109.5° (107.5°)	NH3
4	2	2	angular	109.5° (104.5°)	H2O
5	5	0	bipiramidal trigonal	90°, 120°	PCl5
5	4	1	gangorra	180°, 120° (173.1°, 101.6°)	SF4
5	3	2	forma de T	90°, 180° (87.5°, < 180°)	ClF3
5	2	3	linear	180°	XeF2
6	6	0	octaédrica	90°	SF6
6	5	1	piramidal quadrada	90° (84.8°)	BrF5
6	4	2	quadrada plana	90°	XeF4
7	7	0	bipiramidal pentagonal	90°, 72°	IF7