PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 15 (1º semestre · 1º dia · Grupo 1) da 2ª etapa da UFG 2009
A teoria da repulsão por pares de elétrons da camada de valência (VSEPR) é um modelo para previsão da estrutura tridimensional das moléculas. Considere as moléculas de \ce{NH3} e de \ce{H2O}.
a) Determine suas geometrias moleculares, considerando os pares de elétrons não-ligantes.
(2,0 pontos)
b) Estime os ângulos de ligação dos pares de elétrons ligantes e justifique sua resposta.
(3,0 pontos)
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Resolução comentada
Resolução comentada
a) Pela teoria VSEPR, contamos as regiões de alta densidade eletrônica ao redor do átomo central, incluindo os pares não-ligantes.
- \ce{NH3}: o N tem 5 elétrons de valência. Três formam ligações com H e restam 1 par não-ligante. São 4 regiões eletrônicas, com arranjo tetraédrico. Como um dos vértices é ocupado pelo par isolado, a geometria molecular é piramidal trigonal.
- \ce{H2O}: o O tem 6 elétrons de valência. Dois formam ligações com H e restam 2 pares não-ligantes. São 4 regiões eletrônicas, também com arranjo tetraédrico. Com dois vértices ocupados por pares isolados, a geometria molecular é angular.
Resposta: \ce{NH3} é piramidal (1 par não-ligante no N) e \ce{H2O} é angular (2 pares não-ligantes no O), ambas derivadas do arranjo tetraédrico.
b) Num tetraedro regular, o ângulo entre as direções seria de 109{,}5^\circ. Nas duas moléculas, porém, há pares não-ligantes.
O par não-ligante pertence a um só núcleo, então sua nuvem eletrônica é mais volumosa e se espalha mais do que a de um par ligante, que é atraído pelos dois núcleos. Por isso a repulsão segue a ordem: par isolado–par isolado > par isolado–par ligante > par ligante–par ligante.
Os pares não-ligantes empurram os pares ligantes e fecham o ângulo H–X–H em relação ao valor tetraédrico.
- No \ce{NH3} há 1 par isolado, e o ângulo H–N–H é de aproximadamente 107^\circ, ou seja, um pouco menor que 109{,}5^\circ.
- No \ce{H2O} há 2 pares isolados, com maior repulsão sobre os pares ligantes, e o ângulo H–O–H é de aproximadamente 104{,}5^\circ, ainda menor.
Resposta: H–N–H \approx 107^\circ e H–O–H \approx 104{,}5^\circ, menores que 109{,}5^\circ porque os pares não-ligantes repelem mais os pares ligantes (e a água tem dois deles).
Assunto: Geometria molecular e polaridade.
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Fonte: UFG 2ª etapa 2009 · 1º semestre · 1º dia · Grupo 1. Prova oficial ↗