Resumo: Geometria Molecular

Geometria Molecular

A geometria molecular é um assunto abordado no estudo de orbitais moleculares e ligações covalentes.

Para representar espacialmente uma molécula, precisamos estudar os principais tópicos da geometria molecular: hibridização de orbitais atômicos, estruturas de Lewis e carga formal, geometria molecular e polaridade e interações intermoleculares.

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1. Hibridização de Orbitais Atômicos

A hibridização de orbitais atômicos está diretamente relacionada à teoria da ligação de valência, que explica o número de ligações que cada átomo pode fazer. Pela distribuição de Pauling do carbono:

O que não explica a capacidade desse átomo de fazer $4$ ligações. Assim, pela hibridização:

a. Hibridização $\boldsymbol{sp^3}$

Na hibridização $sp^3$ todos os orbitais possuem mesma energia, e a molécula faz ligação simples, por exemplo $CH_4$:

b. Hibridização $\boldsymbol {sp^2}$

Na hibridização $sp^2$ há um orbital $p$ mais energético, e a molécula faz uma ligação dupla, como o $C_2H_4$:

c. Hibridização $\boldsymbol {sp}$

Na hibridização $sp$ há dois orbitais $p$ mais energéticos, e a molécula faz uma ligação tripla, como o $HCN$:

2. Estruturas de Lewis

a. Estruturas de Lewis

As estruturas de Lewis são um método de determinar a estrutura de uma molécula baseada na quantidade de elétrons envolvidos na ligação covalente. Para determinar essas estruturas é preciso seguir alguns passos:

$\bigstar$ Contar o número total de elétrons

Contar o número de elétrons de valência de todos os átomos envolvidos.

$\bigstar$ Dividir elétrons em pares

Somar o total de elétrons e dividir esse valor por $2$.

$\bigstar$ Montar o arranjo simétrico dos átomos

Desenhar os átomos de maneira a estar o mais simétrico possível entre todos.

$\bigstar$ Distribuir os pares de elétrons

Distribuir os pares de elétrons envolvidos na ligação.

$\bigstar$ Distribuir os pares de elétrons periféricos

Distribuir os pares de elétrons nos átomos que não estão envolvidos na ligação.

$\bigstar$ Distribuir os elétrons no átomo central

Distribuir os pares de elétrons restantes no átomo central.

$\bigstar$ Considerar ligações múltiplas.

Considerar ligações múltiplas afim de alcançar o octeto dos átomos.

3. Carga Formal

A carga formal é o cálculo da carga envolvida em cada átomo da estrutura de Lewis:

$C_f= n° e^- de\ valência - n° e^- na\ estrutura$

4. Geometria Molecular

Enquanto o modelo de Lewis determina a molécula em $2D$, a geometria molecular é responsável pela análise em $3D$ da molécula. Para determinar a geometria de uma molécula existem dois passos:

i. Contar os domínios eletrônicos

Domínios são o número de ligações que uma molécula pode fazer. No $CH_4$, por exemplo, existem $4$ domínios eletrônicos e todos formam ligações. A água, $H_2O$, possui $4$ domínios eletrônicos, porém somente $2$ formam ligação.

ii. Determinar a geometria dos domínios eletrônicos

Para determinar a geometria dos domínios eletrônicos, compara-se a molécula com: