A REPULSO DOS PARES ELETRNICOS E A GEOMETRIA MOLECULAR Vimos que numa estrutura de Lewis cada par de pontos ao redor de tomo central ou principal representa o par de eltrons de valncia que ocupa um orbital de cada tomo. Como os pares eletrnicos se repelem entre si devido a suas cargas, o arranjo mais estvel de pares eletrnicos aquele em que as repulses entre os pares so as mnimas possveis. Esse arranjo permite-nos predizer a forma geomtrica de uma molcula. O mtodo para determinar a orientao mais estvel dos pares eletrnicos ao redor de um tomo central numa molcula e, a partir disto, a geometria da molcula, denominado mtodo VSEPR (pronuncia-se vesper), supe trs teorias: 1. Os pares eletrnicos da camada de valncia do tomo central numa molcula ou num on poliatmico tendem a se orientar de forma que sua energia total seja mnima. Isto significa que eles ficam to prximos quanto possveis do ncleo e ao mesmo tempo ficam os mais afastados possveis entre si, a fim de minimizar as repulses. 2. A magnitude da repulso entre pares depende do fato dos pares estarem ou no compartilhados. Se os dois pares esto compartilhados, a repulso mais fraca, intermediria entre um par solitrio e um par compartilhado e mais forte entre dois pares solitrios. fcil entender isto tendo em vista que a nuvem eletrnica de um par compartilhado se espalha alm do tomo central devido atrao exercida pelo ncleo do segundo tomo, o que aumenta a distncia entre esta nuvem e outros pares eletrnicos ao redor do tomo central e, portanto, reduz as repulses entre eles. Por outro lado, a nuvem eletrnica de um par solitrio se espalha lateralmente e se aproxima mais dos outros pares da camada de valncia, o que leva a repulso mais forte entre os pares. 3. Foras repulsivas decrescem bruscamente com o aumento do ngulo entre pares. So fortes em ngulos de 90, mais fracas em ngulos de 120 e extremamente fracas em ngulosde 180. Na prtica, no necessrio considerar repulses para ngulos superiores a 90. 6.11 - A geometria molecular O nmero de pares eletrnicos ao redor de um tomo (ligaes mltiplas so consideradas como um nico par eletrnico), solitrios ou compartilhados, o seu nmero estrico. Esse nmero determina a orientao espacial dos pares eletrnicos, de acordo com a teoria das repulses intereletrnicas.

Para ilustrarmos a aplicao da teoria VSEPR, vamos us-la para prevermos a forma de duas molculas: AsCl3, tricloreto de arsnio, e SF4 tetrafluoreto de enxofre. O primeiro passo do procedimento escrever a estrutura de Lewis de cada frmula:

Em seguida determinamos o nmero estrico do tomo central. Para tomos como As e S, que no formam ligaes mltiplas, o nmero estrico o nmero total de pares eletrnicos (solitrios e compartilhados) ao redor do tomo. O nmero estrico do tomo de As no AsCl3 , portanto, 4 e do S no SF4 5. (A camada de valncia de enxofre foi expandida para acomodar 10 eltrons.) Se houver ligaes mltiplas, o nmero estrico de um tomo definido como a soma do nmero de tomos ligados a ele mais o nmero de pares solitrios. (Isto equivale a considerar uma ligao mltipla como sendo igual a um par eletrnico.) No caso do AsCl3 vimos que, a fim de, minimizar a repulso entre pares, a orientao de 4 pares de eltrons ao redor do tomo de As tetradrica. Para diminuirmos tais repulses no SF 4 a orientao dos cinco pares eletrnicos ao redor do S trigonal bipiramidal. (Esta expresso derivada de bipirmide trigonal, duas pirmides "triangulares" ou trigonais unidas pelas bases.).

A estrutura de Lewis do AsCl3 mostra que, dos quatro pares de eltrons ao redor do tomo As, apenas um solitrio. Para localizarmos este par, como todos os vrtices de um tetraedro so geometricamente equivalentes, podemos dizer apenas que ele se encontra em um dos vrtices. A forma da molcula definida pela posio dos quatro tomos. (Observao: a posio de qualquer par solitrio no entra na descrio da forma molecular) Neste caso, a molcula forma uni tringulo equiltero com os tomos de Cl na base e o tomo de As localiza-se no pice de uma pirmide trigonal e, portanto, a geometria a piramidal trigonal.

A molcula de AsCl3 : pirmide trigonal.

Considere agora a molcula de SF4. Vimos que o tomo S possui nmero estrico igual a 5 , portanto, os pares eletrnicos devem estar arranjados nos vrtices de uma bipirmide trigonal. Observe que os vrtices de uma bipirmide trigonal no so geometricamente equivalentes como o so os de um tetraedro. As posies no topo e na base so posies axiais, os trs vrtices remanescentes so chamados posies equatoriais.

bipirmide trigonal: A, posies axiais; E, posiesequatoriais

Se o par solitrio do SF4 ocupa uma posio axial, existem na molcula trs pares solitrios se repelindo em ngulos de 90. Por outro lado, se o par solitrio ocupa uma posio equatorial, h apenas dois pares solitrios se repelindo em ngulos de 90. Como existem poucas destas repulses no arranjo da Figura b, podemos prever que sua energia mais baixa e, portanto, sua estrutura mais estvel.

Estruturas possveis para o SF4. (a) Pirmide trigonal (localizao axial dos pares solitrios). (b) Gangorra (localizao equatorial do par solitrio).

A molcula SF4.

Exemplo 1: Faa uma previso da forma da molcula de trifluoreto de cloro, ClF3.Comeamos escrevendo. a estrutura de Lewis.

O nmero estrico 5, os pares eletrnicos ocupam os vrtices de uma bipirmide trigonal.

Repulses em ngulos de 90 Par solitrio-par solitrio: Par solitrio-par compartilhado: 0 6 1 3 0 4

A estrutura II pode ser rejeitada, pois ambas as estruturas I e II possuem menos repulses entre pares solitrios em ngulo de 90. A estrutura III favorecida em relao I porque apresenta menos repulses entre pares solitrios.e pares compartilhados a 90. Portanto, podemos prever que a estrutura III ,em "forma de T", a que melhor representa a forma do ClF3. Experincias demonstram que a forma da molcula ClF3 se encontra ligeiramente distorcida A distoro atribuda repulso entre os dois pares solitrios e o par axial compartilhado.

Na Tabela abaixo, h um resumo de todas as possveis geometrias moleculares para um nmero estrico de 2 a

Exerccios 1. Faa uma previso da forma de PF6, BF4, SiCl4, SF2, ClF3, IF5, BeF2: 2. Faa uma previso da forma do SiH4, BrF5, PCl5, XeO4, IF2, AsF6, XeO3, IF4.