QUÍMICA ORGÂNICA I
AULA 01 – LIGAÇÃO E ESTRUTURA MOLECULAR
TÓPICO 05: TEORIA DA REPULSÃO DOS PARES ELETRÔNICOS DA CAMADA DE VALÊNCIA (TRPECV)
VERSÃO TEXTUAL
A Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de
Valência (TRPECV) diz que o orbital contendo um par de elétrons
livres repele uma ligação mais intensamente que uma outra ligação o
faz. Isto explica o ligeiro achatamento observado.
O ânion metila, CH3-, e o íon hidrônio, H3O+ (Figura 4-8), são
isoeletrônicos com a amônia e têm estruturas piramidais como ela. Cada
estrutura é aproximadamente tetraédrica com um par de elétrons livres em
orbitais hibridizados sp3.
Em consequência dos pares de elétrons se repelirem mutuamente, os
pares de elétrons da camada de valência tendem a ficar mais afastados
quanto possível. A repulsão entre os pares não-ligantes é, em geral, maior
que a repulsão entre os pares ligantes.
Chegamos à geometria da molécula pela consideração de todos os pares
de elétrons (ligantes e não-ligantes), porém descrevemos a forma da
molécula, ou do íon tomando, como referência as posições dos núcleos (ou
átomos), e não as posições dos pares de elétrons.
O metano, por exemplo, (Figura 5-1), tem 4 pares de elétrons ligantes e
apenas a configuração tetraédrica permitirá que os quatro pares de elétrons
tenham a máxima separação possível. O diclorometano, CH2Cl2, por também
ter 4 pares de elétrons ligantes também tem sua estrutura melhor
representada pelo arranjo tetraédrico.
Todavia, alguém poderia sugerir que tanto o metano quanto o
diclorometano tivesse geometria quadrado planar com ângulos de ligações
de 90º. Esta sugestão foi descartada porque a tal estrutura planar do
diclorometano permitira a existência de dois isômeros, fato este nunca
observado.
(FIGURA 5-1)
Figura 5-1 - Geometrias tetraédrica e “quadrado planar” do
metano e do diclorometano.
Na molécula de trifluoreto de boro, BF3, somente uma configuração
trigonal plana, na qual as ligações são separadas por ângulos de 120º,
permitirá que os três pares de elétrons tenham a máxima separação possível,
minimizando a energia da molécula. Já no ânion boroidreto, BF4-, a exemplo
do metano e diclorometano, observam-se 4 pares de elétrons ligantes e,
então, a estrutura é melhor representada pelo arranjo tetraédrico.
O hidreto de berílio, BH2, por sua vez, tem apenas dois pares de elétrons
ligantes. A geometria linear é a que permite uma melhor separação entre os
pares ligantes.
PARADA OBRIGATÓRIA
Faça você mesmo:
Utilize a Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos de Valência para
prever a geometria das seguintes moléculas e íons.
a) BF2
b) NH4+
c) H2S
e) :CCl3
d) CF4
-
A tabela a seguir resume a relação da geometria adora pela molécula e
seu número de pares ligantes e não ligantes.
Tabela 5 1 - Geometria versus Número de Pares de Elétrons
ATIVIDADE DE PORTFÓLIO
Resolva os exercícios que seguem.
EXERCÍCIOS
1) a) Na formação do NaCl a partir de um átomo de sódio e um
átomo de cloro, um elétron é transferido da camada de valência do
sódio para a camada de valência do cloro. Qual é o significado, em
termos de números quânticos, de camada de valência? Dê uma
descrição completa em termos dos quatro números quânticos
daquele elétron transferido: a) quando ele está no átomo de sódio e
b) após ele ter sido transferido para o átomo de cloro. Por que a
transformação de NaCl por este processo é desencorajada?
2) Qual é a estrutura eletrônica das espécies que seguem? Você
pode consultar uma tabela periódica antes de responder.
H-
HS-
K+
Xe
3) Quais tipos de ligação podem ser formados entre os orbitais s
e p? Qual possibilitará a melhor sobreposição, 1s + 2p ou 1s + 3p?
Quais ligações serão mais fortes, aquelas entre H e C, N, O e F, ou
aquelas entre H e Si, P, S e Cl? Justifique esta ordem de força de
ligação: HF>OH>NH>CH.
4) Explique por que a molécula He2 não existe e o íon He2+
existe.
5) Construa um diagrama de orbitais moleculares para a
molécula LiH e sugira qual tipo de ligação ela pode ter.
6) Deduza os OMs para a molécula de oxigênio. Qual é a ordem
da ligação e onde estão os elétrons 2p?
7) Construa os orbitais moleculares do acetileno (etino) sem
hibridizações.
8) Qual é a geometria e a hibridização de cada átomo de
carbono nestas moléculas?
FÓRUM
Discuta com os colegas de turma a hibridação de todos os átomos das
três moléculas do acima.
FONTES DAS IMAGENS
Responsável: Prof. Jose Nunes da Silva Junior
Universidade Federal do Ceará - Instituto UFC Virtual