ESTUDO DIRIGIDO DE QIMICA

GEOMETRIA MOLECULAR A geometria molecular a parte da qumica dedicada ao estudo da conformao espacial de uma molcula, ou seja, estuda a orientao espacial dos tomos de uma molcula. Observe o seguinte exemplo abaixo: A molcula de glicose pode ser representada das seguintes formas: C6H12O6 Frmula molecular

CH C C C C CH2

OHO

H

OH

OH

H

H

OH

H

OH

Frmula estrutural Entretanto, a disposio espacial dos tomos da molcula de glicose pode ser observada na figura abaixo:

Nosso objetivo compreender quais so os fatores responsveis pela conformao espacial de uma molcula. Por que estudar a geometria de molculas? Aparentemente, podemos imaginar que o estudo da geometria molecular no to importante. Posteriormente veremos que muitas propriedades das substncias como solubilidade, estados fsicos, ou pontos de fuso e ebulio, podem ser explicadas pela geometria das molculas. O modelo VSPER ou T.R.P.E.C.V Um modelo para o estudo da geometria. A determinao de geometria das molculas feita a partir de modelos, ou seja, teorias que procuram explicar os fatores que interferem na geometria das molculas. No ensino mdio utilizamos a T.R.P.E.C.V, que apesar de ser a teoria mais simples, muito til para darmos os primeiros passos no entendimento desse assunto (que bem complexo diga-se de passagem). A T.R.P.E.C.V pode ser resumida nos seguintes tpicos: 1 A geometria de uma molcula determinada por um elemento principal denominado elemento central da molcula. 2 A geometria de molcula depende da quantidade de nuvens eletrnicas ao redor do elemento central. 3 Chama-se nuvem eletrnica qualquer ligao (covalente ou dativa) ou pares de eltrons que estejam ao redor do elemento central. 4 As nuvens eletrnicas ao redor do elemento central tendem a se repelirem de forma a permanecerem o mais afastadas possvel. Casos de geometrias: CASO I: Molculas diatmicas. So sempre lineares j que apresentam apenas uma nuvem eletrnica entre dois tomos. Ex:

H2 HCl O2

Notar que independente do tipo de tomo ou de ligao, a geometria da molcula linear, ou seja, os tomos encontram-se alinhados CASO II: Elemento central com duas nuvens eletrnicas ao seu redor: Quando um elemento central contm duas nuvens eletrnicas ao seu redor, estas tende a se repelir de forma a ficar o mais afastadas possvel uma da outra. Nessa situao, o ngulo de afastamento entre elas de 180o e a geometria chamada linear: Exemplo: CO2 Desenhe a frmula eletrnica e estrutural no espao abaixo: Responda: Quantas nuvens eletrnicas existem em torno do elemento central? Com esta quantidade de nuvens a geometria dessa molcula pode ser representada pela figura abaixo:

Observe ngulo reto entre as ligaes C = O. CASO III: Elemento central com trs nuvens eletrnicas ao seu redor: Observe a frmula estrutural da molcula CH2O

O C

H

H

Quantas nuvens eletrnicas apresenta o elemento central? Observe que duas nuvens so, na realidade, duas ligaes simples, enquanto que uma das nuvens formada por uma dupla. Apesar de serem distintas vo se repelir mutuamente adquirindo a seguinte forma geomtrica:

Viso frontal Viso lateral Este forma geomtrica denominada trigonal plana pois a molcula adquire o aspecto de um tringulo. CASO V: Elemento central com 4 nuvens eletrnicas ao seu redor. Nesse caso, as 4 nuvens sofre repulso de modo a permanecerem o mais afastadas possvel. Quando isso ocorre a molcula apresenta uma geometria denominada tetradrica. Observe o exemplo da molcula de metano (CH4):

Geometria tetradrica O tomo de carbono ocupa o centro de um tetraedro Quando a molcula assume a geometria tetradrica, os ngulos entre as ligaes so de aproximadamente 109 graus. Exerccios: 1 - Sejam dadas as seguintes molculas: H2O, CO2, BCl3 e CCl4. As configuraes espaciais dessas molculas so respectivamente: a) angular, linear, trigonal, tetradrica b) angular, trigonal, linear, tetradrica c) angular, linear, piramidal, tetradrica d) trigonal, linear, angular, tetradrica Nota importante: O tomo de boro no segue a regra do octeto, estabilizando-se com seis eltrons em sua camada de valncia. 2 - Assinale a opo que contm a geometria molecular CORRETA das espcies OF2, SF2, CH2O, PCl3, SiBr4 e CCl2Br2 todas no estado gasoso. a) Angular, linear, piramidal, piramidal, tetradrica e quadrado planar. b) Linear, linear, trigonal plana, piramidal, quadrado planar e quadrado planar. c) Angular, angular, trigonal plana, piramidal, tetradrica e tetradrica. d) Linear, angular, piramidal, trigonal plana, angular e tetradrica. e) Trigonal plana, linear, tetradrica, piramidal, tetradrica e quadrado planar.

POLARIDADE DAS MOLCULAS: A polaridade de uma ligao ocorre por causa da diferena de eletronegatividade entre os elementos da ligao. Toda ligao inica uma ligao polar. Uma molcula ser apolar quando: a) Possuir apenas ligaes apolares; b) Os vetores de polarizao tiverem uma resultante igual a zero, ou seja, se anularem. c) O nmero de nuvens eletrnicas for igual ao nmero de tomos iguais. Atividade de fixao 3 Para todas as molculas citadas nos exerccios 1 e 2, faa o desenho que represente sua geometria. Nesse desenho mostre os vetores momento de dipolo das ligaes covalentes e diga se as molculas so polares ou apolares. 4 - Uma substncia polar tende a se dissolver em outra substncia polar. Com base nesta regra, indique como ser a mistura resultante aps a adio de bromo (Br2) mistura inicial de tetracloreto de carbono (CCl4) e gua. a) Homognea, com o bromo se dissolvendo completamente na mistura. b) Homognea, com o bromo se dissolvendo apenas no CCL4 c) Homognea, com o bromo se dissolvendo apenas na gua d) Heterognea, com o bromo se dissolvendo principalmente no CCl4 e) Heterognea, com o bromo se dissolvendo principalmente na gua. 5 Sabendo-se que a densidade do CCL4 maior em relao da gua, faa um desenho que mostre o aspecto da mistura citada no exerccio anterior. 6 Julgue verdadeiro ou falso para cada um dos itens abaixo: ( ) A molcula de CO2 apresenta ligaes polares, sendo ento polar. ( ) Toda molcula polar apresenta ligaes polares. ( ) Toda molcula apolar apresenta ligaes apolares. ( ) Se a molcula de gua apresentasse geometria linear ela seria apolar. ( ) Toda molcula tetradrica apolar. 7 - Considere trs substncias CH4, NH3 e H2O e trs temperaturas de ebulio: 373K, 112K e 240K. Levando-se em conta a estrutura e a polaridade das molculas destas substncias, pede-se: a) Correlacionar as temperaturas de ebulio s substncias. b) Justificar a correlao que voc estabeleceu. 8 - Uma das propriedades que determina maior ou menor concentrao de uma vitamina na urina a sua solubilidade em gua. a) Qual dessas vitaminas mais facilmente eliminada na urina? Justifique.

CCH

C

CCH

CHC CCH CH CH

CH2

CH2 OH

CH3

CH3CH3

CH2

CH2

CH3 CH3

CHO

C

C

COH OH

OCHCH2

OH

OH

Vitamina A Vitamina C b) D uma justificativa para o ponto de fuso da vitamina C ser superior ao da vitamina A. Gabarito: 9 - Na produo industrial de panetones, junta-se a massa o aditivo qumico U.I. Este aditivo a glicerina, que age como umectante, ou seja, retm a umidade para que a massa no resseque demais. A frmula estrutural da glicerina (propanotriol) :

a) Represente as pontes de hidrognio existentes entre as molculas de gua e a de glicerina. b) Por que, ao se esquentar uma fatia de panetone ressecado, ela amolece, ficando mais macia? 1 a 2 c 3 H2O (polar), CO2 (apolar), BCl3 (apolar), CCl4 (apolar), OF2,(polar), SF2,(polar), CH2O (polar), PCl3 (polar), SiBr4 (apolar) e CCl2Br2 (polar). 4 d 6 F/V/F/V/F 8 a) A vitamina A apresenta menor solubilidade em gua em relao vitamina C. Isto pode ser explicado pois na vitamina C existe uma quantidade maior de grupos OH, que conferem molcula uma maior polaridade em relao vitamina A. Dessa forma podemos dizer que a vitamina C mais facilmente eliminada pela urina. b) Devido s pontes de hidrognio.