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Geometria Molecular: princípios, modelos e formas das moléculas A geometria molecular é o estudo da forma tridimensional das moléculas. Ela influencia praticamente todas as propriedades de uma substância: polaridade, ponto de ebulição, solubilidade, reatividade e até funcionalidades biológicas. Compreender a geometria de uma molécula é essencial para prever seu comportamento químico e físico. 1. O que determina a geometria molecular? A forma de uma molécula é definida principalmente por: 1. Número de elétrons ligantes (ligações químicas) ao redor do átomo central 2. Número de pares de elétrons não ligantes (pares isolados) 3. Repulsão entre esses pares de elétrons Moléculas assumem a geometria que minimiza as repulsões entre essas regiões de densidade eletrônica. 2. Teoria VSEPR (RPEL / AE Repulsão dos Pares Eletrônicos) O modelo mais utilizado para prever a forma das moléculas é a teoria VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) ou Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência. Princípio básico: Pares de elétrons ao redor do átomo central se repelem e organizam-se no espaço para ficar o mais longe possível uns dos outros. Os pares podem ser: ● Ligantes (σ) → fazem ligações ● Não ligantes → influenciam a geometria, mas não aparecem no desenho final Observação: Pares não ligantes ocupam mais espaço que pares ligantes, distorcendo ângulos. 3. Tipos de geometria molecular Aqui estão as geometrias mais comuns, ordenadas conforme o número de regiões eletrônicas (pares ligantes + não ligantes): 3.1 Duas regiões eletrônicas Geometria eletrônica: Linear Geometria molecular: Linear ● Ângulo: 180° ● Exemplo: CO₂ 3.2 Três regiões eletrônicas Geometria eletrônica: Trigonal plana Pares isolados Geometria molecular Ângulo Exempl o 0 Trigonal plana 120° BF₃ 1 Angular ~118° SO₂ 3.3 Quatro regiões eletrônicas Geometria eletrônica: Tetraédrica Pares isolados Geometria molecular Ângulo Exempl o 0 Tetraédrica 109,5° CH₄ 1 Piramidal trigonal ~107° NH₃ 2 Angular ~105° H₂O 3.4 Cinco regiões eletrônicas Geometria eletrônica: Bipiramidal trigonal Pares isolados Geometria molecular Exempl o 0 Bipiramidal trigonal PCl₅ 1 Gangorra (see-saw) SF₄ 2 T (em T) ClF₃ 3 Linear XeF₂ 3.5 Seis regiões eletrônicas Geometria eletrônica: Octaédrica Pares isolados Geometria molecular Exempl o 0 Octaédrica SF₆ 1 Piramidal quadrada BrF₅ 2 Planar quadrada XeF₄ 4. Geometria e polaridade A polaridade de uma molécula depende de: 1. Tipo de ligações (diferença de eletronegatividade) 2. Geometria molecular Mesmo com ligações polares, a molécula pode ser apolar se a geometria for simétrica. Exemplos: ● CO₂ → linear → dipolos se anulam → apolar ● H₂O → angular → dipolos não se anulam → polar ● CH₄ → tetraédrica simétrica → apolar ● NH₃ → piramidal → polar A polaridade influencia solubilidade, ponto de fusão, ebulição e interações intermoleculares. 5. Fatores que distorcem a geometria ● Pares isolados (maior repulsão) ● Ligações múltiplas (maior densidade eletrônica) ● Diferenças de eletronegatividade ● Átomos centrais muito grandes (ângulos mais amplos) 6. Importância da geometria molecular A geometria molecular afeta: 6.1 Propriedades físicas ● polaridade ● solubilidade ● ponto de ebulição e fusão ● viscosidade 6.2 Comportamento químico ● tipo de reatividade ● estabilidade de intermediários 6.3 Processos biológicos ● encaixe enzima–substrato (modelo chave-fechadura) ● função de proteínas e hormônios ● reconhecimento molecular 6.4 Indústria e tecnologia ● design de fármacos ● polímeros ● materiais avançados Geometria Molecular: princípios, modelos e formas das moléculas 1. O que determina a geometria molecular? 2. Teoria VSEPR (RPEL / AE Repulsão dos Pares Eletrônicos) 3. Tipos de geometria molecular 3.1 Duas regiões eletrônicas Geometria eletrônica: Linear Geometria molecular: Linear 3.2 Três regiões eletrônicas Geometria eletrônica: Trigonal plana 3.3 Quatro regiões eletrônicas Geometria eletrônica: Tetraédrica 3.4 Cinco regiões eletrônicas Geometria eletrônica: Bipiramidal trigonal 3.5 Seis regiões eletrônicas Geometria eletrônica: Octaédrica 4. Geometria e polaridade 5. Fatores que distorcem a geometria 6. Importância da geometria molecular 6.1 Propriedades físicas 6.2 Comportamento químico 6.3 Processos biológicos 6.4 Indústria e tecnologia