Geometria Molecular e Polaridade de Ligações

Laís Flávia Nunes Lemes

Geometria Molecular - VSPER

Prever o arranjo dos átomos nas molécula!

Teoria VSPER

VSEPR: Valence Shell Electron Pair Repulsion

RPECV: Repulsão dos Pares de Elétrons da Camada de Valência

Geometria Molecular - VSPER

“A estrutura das moléculas é determinada pelas repulsões entre todos os pares de elétrons

presentes na camada de valência.”

Moléculas assumem a geometria que minimiza as repulsões dos pares

de elétrons

Notação VSPER

Átomo central ligado de forma covalente a dois ou mais átomos ou grupos

Átomo central (A)

Pares isolados (E)

HO

H

Átomos ligados (X)

X = B, C, D, F... Sistema

AB2E2

VSPER

Considera-se todos os pares de elétrons de valência do átomo central

Pares de elétrons repelem uns aos outros

Repulsão entre pares não compartilhados é maior

Par de elétrons compartilhados

Par de elétrons não compartilhados

Cada par de elétron (E) livre reduz o ângulo de ligação em 2,5º

Geometria Molecular - VSPER

Devido a repulsão dos pares eletrônicos, os núcleos dos átomos assumem posições no espaço e, assim, a molécula

apresenta uma determinada geometria.

Geometria Molecular - VSPER

• Pares de elétrons no átomo central

Elétros Cv_____________ n Ligação σ _____________ + n Ligação π _____________ - n Carga (+) _____________ - n Carga (-) _____________ + n TOTAL _____________ n

n /2 = Par de elétrons (Pé)

Pé Arranjo Hibrid. Ang. NC E Sist. Geom. Hib Ang.

E = E - NC

Geometria espacial

L A L

Ln(sp)

L

A

L

L

TgP

L LA

LLL

ALL

L

Td

PyTg

ALL

L

Ang(sp3)

L LA

L

A

L

Ang(sp2)

ByTg

A

L

L

LL

LA

L

L

L

L

Gang. Forma em T

A

L

L

L

Ln(dsp3)

A

L

L

Oh

AL L

L L

L

L

AL L

L L

L

PBQ

AL L

L L

QP

Determinação da estrutura molecular por meio do VSPER

Pé Arranjo

Hibrid. Ang. NC E Sist. Geom. Hib Ang.

CO2 2 Ln Sp 180° 2 0 AB2E0 Ln 2sp 180,0°

BeF2 2 Ln Sp 180° 2 0 AB2E0 Ln 2sp 180,0°

O C O

Dióxido de Carbono

CO2

F Be F

Fluoreto de Berílio

BeF2

• Arranjo Linear (Ln)

Determinação da estrutura molecular por meio do VSPER

• Arranjo Trigonal Plano (TgP)

F

B

F

F

Trifluoreto de Boro

BF3

H

C

H

O

Formaldeido

CH2O

Pé Arranjo

Hibrid. Ang. NC E Sist. Geom. Hib Ang.

BF3 3 TgP sp2 120° 3 0 AB3E0 TgP sp2 120,0°

CH2O 3 TgP sp2 120° 3 0 AB2C1E0 TgP sp2 120,0°

SO2 3 TgP sp2 120° 2 1 AB2E1 Ang ? 117,5°

O

S

O

Dióxido de Enxofre

SO2

Determinação da estrutura molecular por meio do VSPER

• Arranjo Tetraédrico (Td)

H

CHH

H

Metano

CH4

NHH

H

Amônia

NH3

H HO

Água

H2O

Pé Arranjo Hibrid Ang. NC E Sist. Geom. Hib Ang.

CH4 4 Td sp3 109,5° 4 0 AB4E0 Td sp3 109,5º

NH3 4 Td sp3 109,5° 3 1 AB3E1 PyTg Ef 107,0°

H2O 4 Td sp3 109,5° 2 2 AB2E2 Ang (sp3) Ef 104,5°

Determinação da estrutura molecular por meio do VSPER

• Arranjo Bipiramidal Trigonal (ByTg)

P

F

F

FF

F

Pentafluoreto de Fósforo

PF5

SF

FF

F

Tetrafluoreto de Enxofre

SF4

Pé Arranjo Hibrid. Ang. NC E Sist. Geom. Hib Ang.

PF5 5 ByTg dsp3 180,0°

(aa) 90,0° (ae)

120,0° (ee)

5 0 AB5E0 ByTg dsp3 Mantém

SF4 5 ByTg dsp3 4 1 AB4E1 Gang ? 117,5º (ee)

ClF3 5 ByTg dsp3 3 2 AB3E2 Forma em T

? 180,0° 90,0°

XeF2 5 ByTg dsp3 2 3 AB2E3 Ln (dsp3)

? 180,0°

Xe

F

F

Difluoreto de Xenônio

XeF2

ClF

F

F

Trifluoreto de Cloro

ClF3

Determinação da estrutura molecular por meio do VSPER

• Arranjo Octaédro (Oh)

SF F

F F

F

F

Hexafluorteo de Enxofre

SF6

Pentafluoreto de Bromo

BrF5

BrF F

F F

F

Tetrafluoreto de Xenônio

XeF4

XeF F

F F

Pé Arranjo Hibrid. Ang. NC E Sist. Geom. Hib Ang.

SF6 6 Oh d2sp3 180,0° (aa) 90,0° (ae)

90,0° (ee)

6 0 AB6E0 Oh d2sp3 mantém

BrF5 6 Oh d2sp3 5 1 AB5E1 PBQ ? 90,0° 90,0°

XeF4 6 Oh d2sp3 4 2 AB4E2 QP ? 90,0° (ee)

Determinação da estrutura molecular por meio do VSPER

Pé Arranjo Hibrid Ang. NC E Sist. Geom. Hib Ang.

1 4 Td sp3 109,5° 4 0 AB3CE0 Td sp3 109,5º

2 3 TgP sp2 120,0° 3 0 ABCDE0 TgP sp2 120,0°

3 4 Td sp3 109,5° 2 2 ABCE2 Ang (sp3) Ef 104,5°

4 4 Td sp3 109,5° 4 0 AB2CDE0 Td sp3 109,5º

5 3 TgP sp2 120,0° 3 0 ABCDE0 TgP sp2 120,0°

6 3 TgP sp2 120,0° 3 0 AB2CE0 TgP sp2 120,0°

7 4 Td sp3 109,5° 4 0 AB3CE0 Td sp3 109,5º

8 2 Ln Sp 180° 2 0 ABCE0 Ln sp 180,0°

9 2 Ln Sp 180° 2 0 ABCE0 Ln sp 180,0°

O

O

1 2 3

4 5

6 7

8 9

7

HO

H

HO

H

H

HH

H

HHH

H

1 2 3

4 5

6 7

8 9

7

Polaridade de Ligações

Laís Flávia Nunes Lemes

Eletronegatividade

H 2,1

C 2,5

N 3,0

O 3,5

F 4,0

P 2,1

S 2,5

Cl 3,0

Br 2,8

I 2,5

Habilidade de um átomo em atrair elétrons

LIGAÇÕES APOLARES X POLARES

∆E dos átomos envolvidos na ligação ∆E = E> - E<

Polaridade das Ligações

• Apolar

– ∆E = 0,0 Dipolo Induzido (DI)

– ∆E = 0,1 a 0,4 Dipolo Transiente (DT) – δδ+ δδ-

• Polar

– ∆E = 0,5 – 0,6 Polar fraco (Pf)

– ∆E = 0,7 – 0,8 Polar moderado (Pm)

– ∆E = 0,9 – 1,2 Polar forte (PF)

– ∆E = 1,3 – 1,5 Polar extremamente forte (PEF)

Polaridade das Ligações

C-O C-N

C-H N-H O-H S-H

C-C C-S

F-H S-O N-O P-O

C-Br C-I C-Cl C-F

∆E = 2,5 – 2,1 = 0,4 DT

δδ- δδ+

∆E = 3;0 – 2,1 = 0,9 PF

δ- δ+

∆E = 3;5 – 2,1 = 1,4 PEF

δ- δ+

∆E = 2,5 – 2,1 = 0,4 DT

δδ- δδ+

∆E = 4,0 – 2,1 = 1,9 PEF

δ- δ+

∆E = 3;5 – 3,0 = 0,5 Pf

δ+ δ-

∆E = 3,5 – 2,1 = 1,4 PEF

∆E = 3;5 – 2,5 = 1,0 PF

δ+ δ-

∆E = 3;5 – 2,5 = 1,0 PF

δ+ δ-

∆E = 2,5 – 2,5 = 0,0 DI

∆E = 2,5 – 2,5 = 0,0 DI

∆E = 3;0 – 2,5 = 0,5 Pf

δ+ δ-

∆E = 2,8 – 2,5 = 0,3 DT

δδ+ δδ-

∆E = 3,0 – 2,5 = 0,5 Pf

∆E = 4;0 – 2,5 = 1,5 PEF

δ+ δ-

∆E = 2,5 – 2,5 = 0,0 DI

δ+ δ-

δ+ δ-

Polaridade das Ligações

• A polaridade da molécula também está relacionada com sua geometria:

EXERCÍCIO

Para cada uma das moléculas abaixo, determine para cada átomo:

•Arranjo estrutural: hibridação e ângulos

•Número de coordenação (NC), pares de elétrons não ligantes (E) e sistema

•Geometria: hibridação e ângulos

•Polaridade das ligações mostrando a presença dos dipolos transientes e

permanentes com seus respectivos sinais.

Asparagina Penicilina G