A Geometria Molecular e Polarização

FACULDADE DE ENGENHARIA

GEOMETRIA MOLECULAR E POLARIZAÇÃO

PORTO ALEGRE

2018

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO

2 REGRA DO OCTETO E SUAS EXCEÇÕES

2.1 Exceções à regra do octeto

2.1.1 Contração do octeto (estáveis com menos de oito elétrons)

2.1.2        Expansão do Octeto (estáveis com mais de oito elétrons)

1. Estáveis com um número ímpar de elétrons

3 GEOMETRIA MOLECULAR (REGRA DE HELFERICH)

3.1 MOLÉCULAS DO TIPO “AX2”

3.1.1 Molécula linear

3.1.2 Molécula angular

3.2 MOLÉCULAS DO TIPO “AX3”

3.2.1 Trigonal plana

3.2.2 Trigonal piramidal

3.3 MOLÉCULAS DO TIPO “AX4”

3.4 MOLÉCULAS DO TIPO “AX5”

3.5 MOLÉCULAS DO TIPO “AX6”

4. LIGAÇÕES POLARES E APOLARES

4.1 LIGAÇÃO POLAR

4.2 LIGAÇÃO APOLAR

5. POLARIDADE DAS MOLÉCULAS

5.1 DETERMINAÇÃO DA POLARIDADE DAS MOLÉCULAS A PARTIR DO NÚMERO DE NUVENS E ÁTOMOS IGUAIS

5.1.1 Molécula Polar

5.1.2 Molécula apolar

5.2 DETERMINAÇÃO DA POLARIDADE DAS MOLÉCULAS PELO VETOR MOMENTO DIPOLAR

6. POLARIZAÇÃO DAS LIGAÇÕES QUÍMICAS

6.1 POLARIDADE DA LIGAÇÃO IÔNICA

6.2 POLARIDADE DAS LIGAÇÕES COVALENTES

6.2.1  Ligação covalente apolar

6.2.2 Ligação covalente polar

INTRODUÇÃO

1. REGRA DO OCTETO E SUAS EXCEÇÕES

A teoria eletrônica da valência, criada em 1916, pelos cientistas Gilbert N. Lewis e Walter Kossel, mais conhecida como Regra do Octeto, diz o seguinte:

“Um átomo adquire estabilidade quando possui 8 elétrons na camada eletrônica mais externa, ou 2 elétrons quando possui apenas a camada K.”

Assim, ao realizarem ligações entre si, independentemente do tipo de ligação (iônica, covalente ou metálica), os átomos envolvidos perdem, ganham ou compartilham elétrons com a finalidade de adquirir esse octeto eletrônico, ou seja, de ficar com oito elétrons na camada de valência e atingir a configuração de gás nobre.

Entretanto, na prática, existem exceções a essa regra: alguns elementos ficam estáveis com menos de oito elétrons e outros com mais, ocorre assim a contração ou expansão da regra do octeto, há também os que se estabilizam com um número ímpar de elétrons.

1. EXCEÇÕES À REGRA DO OCTETO

1. Contração do octeto (estáveis com menos de oito elétrons):

Ocorrem nos elementos do segundo período em diante, principalmente nas moléculas que apresentam o berílio e o boro, além também de alguns óxidos de nitrogênio.

[pic 1]

No primeiro caso temos o difluoreto de berílio. Apenas com duas ligações, isto é, com 4 elétrons na camada de valência, o berílio já atinge a estabilidade eletrônica.

No segundo caso, no trifluoreto de boro, o boro adquire estabilidade compartilhando seus três elétrons de valência com três átomos de flúor, assim ele fica estável com apenas 6 elétrons na camada de valência.

Em ambos os casos os átomos do flúor ficam com o octeto completo, mas o elemento central não.

1. Expansão do Octeto (estáveis com mais de oito elétrons):

Ocorre somente com átomos de elementos não metálicos do terceiro período em diante, ou seja, que possuem três ou mais camadas eletrônicas. Isso porque esses átomos possuem orbitais “d” vazios que podem acomodar 10, 12 ou mais elétrons, visto que são mais de oito elétrons que terão que se comportar na camada de valência, o átomo precisa ser relativamente grande. É por isso que os elementos do segundo período nunca se expandem.

Um exemplo de elemento químico cujos átomos podem sofrer contração é o fósforo (P), que pertence à família 15 ou VA da tabela periódica. Isso significa que ele possui cinco elétrons na camada de valência e, segundo a teoria do octeto, deveria receber mais três elétrons para ficar estável com oito elétrons.

No exemplo abaixo, o fósforo ficou estável com 10 elétrons em sua camada de valência:

[pic 2]

Outro exemplo é o fosfato de hidrogênio:

[pic 3]
Fórmulas do fosfato de hidrogênio – uma exceção à regra do octeto

Neste caso o fósforo é o elemento central desse composto e ele realiza cinco ligações covalentes com quatro átomos de carbono. Visto que o átomo de fósforo compartilha cinco pares de elétrons, ele fica com um total de dez elétrons na camada de valência, ou seja, ele não seguiu a regra do octeto, mas houve uma expansão do seu octeto.

Outro exemplo é o enxofre (S):

[pic 4]

Como podemos observar, o enxofre ficou com 12 elétrons.

Fórmulas de compostos do enxofre que são exceções à regra do octeto:[pic 5]

Isso pode ocorrer também em compostos de gases nobres formados em laboratório, como o XeF2 e o XeF4.

2.1.3        Estáveis com um número ímpar de elétrons:

São poucos os elementos em que isso ocorre, mas os mais comuns são os radicais livres NO, NO2 e ClO2, em que os elétrons na camada de valência dos átomos centrais são apenas 7. Veja um desses casos:

[pic 6]

1. GEOMETRIA MOLECULAR (REGRA DE HELFERICH)

Na determinação da polaridade de uma molécula com duas ou mais ligações polares é preciso conhecer a sua forma geométrica. A forma geométrica de uma molécula pode ser obtida a partir de vários meios, neste trabalho apresentamos as REGRAS DE HELFERICH.