New CURSO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS DISCIPLINA: Química Geral · 2019. 2. 14. · Em geral, todas...
Transcript of New CURSO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS DISCIPLINA: Química Geral · 2019. 2. 14. · Em geral, todas...
1
CURSO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
DISCIPLINA: Química Geral
ASSUNTO:
Formas e Polaridade das Moléculas
Profa. Dra. Luciana M. Saran
I. INTRODUÇÃO
Qual a importância de conhecermos as formas das moléculas? As formas das moléculas determinam:
• seu cheiro, seu sabor e sua ação como medicamento;
• as propriedades dos materiais que nos rodeiam,
incluindo sua coloração e sua solubilidade.
2
I. INTRODUÇÃO
A forma das moléculas e dos íons poliatômicos covalentes pode ser prevista pelo modelo da Repulsão dos Pares de Elétrons da Camada de Valência, RPECV (sigla inglesa, VSEPR: valence-shell electron-pair repulsion model).
3
II. O MODELO RPECV
Baseia-se na ideia de as repulsões entre os pares de elétrons ligantes e de elétrons não ligantes de um átomo controlarem os ângulos entre as ligações do átomo com os outros átomos que o circundam.
A disposição dos pares de elétrons é prevista na
base das repulsões entre os pares e a geometria da molécula ou do íon poliatômico, depende do no de pares isolados e de pares ligantes (ou pares de e- compartilhados).
4
II. O MODELO RPECV
A repulsão entre os pares de elétrons diminuem na seguinte ordem:
PNC – PNC > PNC – PL > PL – PL
PNC: par de e- não compartilhado ou isolado
PL: par de e- ligado (ligante ou compartilhado)
As forças repulsivas são fortes em ângulos de 90º,
mais fracas em ângulos de 120º e extremamente fracas em ângulos de 180º.
5
III. GEOMETRIAS PREVISTAS PELO MODELO RPECV
Átomos centrais exclusivamente com Pares Ligantes (moléculas dos tipos AX2 até AX6 apresentando apenas ligações simples):
• Geometria Linear: 2 pares ligantes;
• Geometria Plana Triangular: 3 pares;
• Geometria Tetraédrica: 4 pares ligantes;
• Geometria Bipiramidal Triangular: 5 pares ligantes;
• Geometria Octaédrica: 6 pares.
6
(1) (2) (3) (4) (5)
(1): molécula do tipo AX2 geometria linear. Ex.: BeF2
(2): molécula do tipo AX3 geometria plana triangular. Ex.: BF3
(3): molécula do tipo AX4 geometria tetraédrica. Ex.: CH4
(4): molécula do tipo AX5 geometria bipiramidal triangular. Ex.: PCl5
(5): molécula do tipo AX6 geometria octaédrica. Ex.: SF6
7
ÁTOMOS CENTRAIS COM PARES LIGANTES E PARES ISOLADOS
Quatro pares de elétrons em torno do átomo central geometria tetraédrica para os pares de elétrons.
Formas possíveis para a molécula:
• Tetraédrica
• Pirâmide Triangular
• Angular
8
(1) (2) (3)
Molécula 1 tetraédrica, representa o CH4 (4 pares ligantes);
Molécula 2 pirâmide triangular, representa o NH3
(três pares ligantes e um isolado);
Molécula 3 angular, representa a H2O (2 pares
ligantes e 2 pares isolados. 9
Cinco pares de elétrons em torno do átomo central.
Formas possíveis para a molécula:
• Bipirâmide Triangular: nenhum par isolado. Ex.: PF5
• Gangorra: um par isolado. Ex.: SF4
• Em forma de T: dois pares isolados. Ex.: ClF3.
• Linear: três pares isolados. Ex.: XeF2
ÁTOMOS CENTRAIS COM PARES LIGANTES E PARES ISOLADOS
10
PF5 SF4 ClF3 XeF2
11
Seis pares de elétrons em torno do átomo central.
Formas possíveis para a molécula:
• Octaedro: nenhum par isolado. Ex.: SF6
• Pirâmide Quadrada: um par isolado. Ex.: BrF5
• Quadrado Plano: dois pares isolados. Ex.: XeF4
ÁTOMOS CENTRAIS COM PARES LIGANTES E PARES ISOLADOS
12
SF6 BrF5 XeF4 13
Exemplo 1:
Qual a geometria ou arranjo espacial
dos átomos no SF4, PH3 e no ClF2+?
14
Geometria do SF4
Gangorra
15
Geometria do PH3
Pirâmide Triangular 16
Geometria do Íon ClF2+
Angular
17
IV. LIGAÇÕES MÚLTIPLAS E GEOMETRIA MOLECULAR
Ligações duplas e triplas, embora sejam mais curtas e mais fortes, do que as ligações simples, não afetam as previsões sobre a forma geral da molécula.
Todos os pares de elétrons numa ligação múltipla
contribuem para a geometria molecular como se fossem uma única ligação.
18
Exemplo 2:
Qual a geometria ou arranjo espacial
dos átomos no CO2, CO32-, NO2
-,
NO3- e no OXeF4?
19
Geometria do CO2
Linear
20
Geometria do NO2-
Angular
21
Geometria do NO3-
Plana Triangular
22
Geometria do OXeF4
Pirâmide Quadrada 23
Geometria do CO32-
Plana Triangular 24
Em resumo, os passos para a previsão da geometria de uma molécula ou íon poliatômico são:
1. Esquematizar a estrutura de Lewis.
2. Determinar o no estérico do átomo central, adicionando ao no de átomos ligados ao átomo central o números de pares solitários. 3. Orientar o par de elétrons e as ligações múltiplas nas posições apropriadas ao redor do átomo central a fim de minimizar as repulsões entre eles.
25
A maneira de proceder está resumida no quadro abaixo:
26
4. Colocar cada átomo ligado nos vértices da figura obtida na etapa 3 (vértices sem átomos conterão pares solitários). •Caso exista mais de uma maneira possível, determinar o no de repulsões entre pares solitários para cada forma e escolher o arranjo que apresenta o menor no. Apenas repulsões com ângulos de 90º devem ser consideradas.
• Se neste ponto surge a possibilidade de mais de uma estrutura, deve-se escolher a que possui o menor no de repulsões entre par solitário e par compartilhado em ângulos de 90º.
27
Estruturas possíveis para o SF4
a) Pirâmide Trigonal: par solitário em posição axial ( maior número de repulsões).
b) Gangorra: par solitário em posição equatorial
( menor número de repulsões). 28
Geometria do SF4
Gangorra
29
Número
Estérico
Número de Pares Solitários
Geometria Molecular
Exemplos
2 0 linear BeF2 e CO2
3
3
0
1
triangular plana
angular
BF3 e SO3
SO2
4
4
4
0
1
2
tetraédrica
pirâmide triangular
angular
CH4
NH3
H2O
5
5
5
5
0
1
2
3
bipirâmide triangular
gangorra
T
linear
PF5
SF4
ClF3
XeF2
6
6
6
0
1
2
octaédrica
pirâmide quadrada
quadrado plano
SF6
ClF5
XeF4 30
V. POLARIDADE DAS MOLÉCULAS
Numa molécula polar, a densidade de elétrons se acumula numa extremidade da molécula, o que atribui a este lado ligeira carga negativa, δ-, enquanto o outro lado tem ligeira carga de mesmo valor, porém positiva δ+.
Exemplo:
31
V. POLARIDADE DAS MOLÉCULAS
Moléculas de HCl submetidas a um campo elétrico, alinham-se de forma que a extremidade positiva de cada molécula é atraída pela placa negativa e a extremidade negativa pela placa positiva.
32
V. POLARIDADE DAS MOLÉCULAS
O grau de alinhamento das moléculas com o campo depende do respectivo momento dipolar, µ.
Momento dipolar, µ: corresponde ao produto
do módulo das cargas parciais (δ+ e δ-) dividido pela distância que as separa.
Unidade SI do µ: coulomb-metro. Unidade usual: debye, D. (1 D = 3,34x10-30 C.m)
33
Como prever se uma molécula será polar ou apolar?
Considerar se a molécula apresenta ligações polares e como são as posições destas ligações.
Consideremos moléculas do tipo CTn, com
ligações polares C – T .
34
Moléculas do tipo CTn, serão APOLARES se: Todos os átomos (ou grupos) T estiverem
dispostos simetricamente em relação ao átomo central C;
Todos os átomos (ou grupos) terminais T forem
idênticos; Todos os átomos (ou grupos) terminais tiverem as
mesmas cargas parciais.
35
Moléculas do tipo CTn, serão POLARES: Se um dos átomos terminais T for diferente dos
outros e tiver, por isso, uma carga parcial (δ) diferente;
OU Se os átomos (ou grupos) terminais T não
estiverem simetricamente dispostos;
36
Exemplos de moléculas APOLARES: CO2, BF3, CCl4 e CH4.
Exemplos de moléculas POLARES: CHCl3,
NH3, H2O, NF3, CH2Cl2 e SF4.
37
Molécula de CO2
Não há momento de dipolo
38
Molécula de H2O
39
Molécula de BF3
Não há momento de dipolo 40
Molécula de Cl2CO, fosfogênio (µ = 1,17D)
Cl Cl
C
O
Os átomos de O e Cl estão dispostos simetricamente em relação ao átomo central de C.
As eletronegatividades dos três átomos da molécula são muito diferentes: O > Cl > C
41
Molécula de NH3
A molécula é polar, pois as ligações N – H não estão dispostas simetricamente.
Em geral, todas as moléculas com essa geometria são polares.
42
Moléculas de CCl4 (apolar) e de CHCl3 (polar)
CCl4 CHCl3
Entre as moléculas tetraédricas somente as que forem simétricas, com os átomos T, no CT4, iguais, são APOLARES.
43