A geometria molecular é a chave para compreender como átomos individuais se organizam para formar moléculas e, por sua vez, como essas moléculas determinam as propriedades físicas e químicas de tudo o que vemos, tocamos e experimentamos.
Além de definir as formas das moléculas, ela também influencia suas ligações, polaridades e reatividades. Saiba mais sobre este conceito, veja alguns tipos e exemplos, a seguir.
O que é geometria molecular?
A geometria molecular é um ramo da química que estuda a disposição espacial dos átomos em uma molécula. Ela descreve a forma tridimensional que as moléculas assumem no espaço, levando em consideração a posição dos átomos e as ligações químicas presentes.
Essa área é essencial para compreender a reatividade química das moléculas e como elas interagem com outras substâncias. Além disso, a geometria molecular também está relacionada com as ligações intermoleculares, que desempenham um papel fundamental em processos como a dissolução de substâncias e a formação de sólidos cristalinos.
Tipos de geometria molecular e exemplos de moléculas
A forma como os átomos se organizam no espaço influencia as propriedades e a reatividade das substâncias. Confira os diferentes tipos de geometria molecular e alguns exemplos de moléculas representativas em cada categoria.
Geometria linear
A geometria linear ocorre quando uma molécula tem dois átomos ligados ao átomo central, formando um ângulo de 180 graus. Um exemplo clássico é a molécula de dióxido de carbono (CO2), onde dois átomos de oxigênio estão ligados ao átomo central de carbono. Essa disposição linear resulta em uma molécula não polar.
Geometria trigonal plana
Na geometria trigonal plana, a molécula apresenta três átomos ligados ao átomo central, formando um arranjo em plano triangular. Um exemplo é a molécula de trióxido de enxofre (SO3), onde três átomos de oxigênio estão ligados ao enxofre central. Essa geometria pode ser polar ou não polar, dependendo da polaridade das ligações e da disposição dos átomos.
Geometria tetraédrica:
A geometria tetraédrica ocorre quando quatro átomos estão ligados ao átomo central, formando um arranjo tetraédrico simétrico. Um exemplo é a molécula de metano (CH4), onde quatro átomos de hidrogênio estão ligados ao carbono central. Essa geometria é não polar e possui ângulos de ligação de 109,5 graus.
Geometria piramidal trigonal:
Na geometria piramidal trigonal, a molécula apresenta três átomos ligados ao átomo central, com um par de elétrons não compartilhados ao redor do átomo central, criando uma forma piramidal. Um exemplo é a molécula de amônia (NH3), onde três átomos de hidrogênio estão ligados ao átomo de nitrogênio central. Essa geometria é polar.
Geometria angular:
A geometria angular ocorre quando a molécula tem dois átomos ligados ao átomo central e um par de elétrons não compartilhados, resultando em uma forma angular. Um exemplo é a molécula de água (H2O), onde dois átomos de hidrogênio estão ligados ao átomo de oxigênio central. Essa geometria é polar.
Geometria octaédrica:
Na geometria octaédrica, a molécula apresenta seis átomos ligados ao átomo central, formando uma forma octaédrica simétrica. Um exemplo é a molécula de enxofre hexafluoreto (SF6), onde seis átomos de flúor estão ligados ao átomo de enxofre central. Essa geometria é não polar.
Geometria bipirâmide trigonal:
A geometria bipirâmide trigonal ocorre quando a molécula possui cinco átomos ligados ao átomo central, formando uma disposição em bipirâmide trigonal. Um exemplo é a molécula de fosfato de fósforo (PF5), onde cinco átomos de flúor estão ligados ao átomo de fósforo central. Essa geometria é polar.
A geometria molecular descreve a disposição tridimensional dos átomos em uma molécula, influenciando suas propriedades e comportamento químico. Confira alguns exemplos notáveis de geometria molecular, abordando moléculas comuns e suas configurações espaciais únicas.
Molécula de água (H2O):
A molécula de água é composta por dois átomos de hidrogênio (H) ligados a um átomo de oxigênio (O). A estrutura molecular é angular, formando um ângulo de aproximadamente 104,5 graus entre os dois átomos de hidrogênio. Essa geometria resulta dos dois pares de elétrons não ligantes ao redor do átomo central de oxigênio, que exercem repulsão sobre os átomos de hidrogênio.
Metano (CH4):
A molécula de metano é formada por um átomo de carbono (C) central ligado a quatro átomos de hidrogênio (H). A geometria molecular é tetraédrica, com ângulos de ligação de aproximadamente 109,5 graus. Os quatro pares de elétrons ao redor do átomo de carbono contribuem para essa disposição espacial simétrica.
Dióxido de carbono (CO2):
O dióxido de carbono é composto por um átomo de carbono (C) central duplamente ligado a dois átomos de oxigênio (O). A geometria molecular é linear, uma vez que não há pares de elétrons não ligantes ao redor do átomo central. A disposição linear é uma consequência da repulsão entre os dois pares de elétrons ligantes.
Amônia (NH3):
A molécula de amônia possui um átomo de nitrogênio (N) central ligado a três átomos de hidrogênio (H). A geometria molecular é piramidal trigonal, com ângulos de ligação de aproximadamente 107 graus. O par de elétrons não ligantes no átomo de nitrogênio influencia a forma piramidal da molécula.
Dióxido de enxofre (SO2):
O dióxido de enxofre é constituído por um átomo de enxofre (S) central ligado a dois átomos de oxigênio (O). A geometria molecular é angular, com ângulos de ligação de cerca de 119 graus. Dois pares de elétrons não ligantes ao redor do átomo de enxofre determinam a configuração angular.
Metanol (CH3OH):
O metanol é composto por um átomo de carbono (C) central ligado a três átomos de hidrogênio (H) e a um átomo de oxigênio (O). A geometria molecular é piramidal tetraédrica, com ângulos de ligação de aproximadamente 109,5 graus. Os pares de elétrons ao redor do átomo de carbono e do átomo de oxigênio contribuem para essa configuração piramidal.
Teoria VSEPR
A teoria VSEPR (Repulsão dos Pares de Elétrons da Camada de Valência) é uma ferramenta poderosa na química para prever a geometria molecular das moléculas. Ela se baseia na ideia de que os pares de elétrons presentes na camada de valência dos átomos repulsam-se entre si, adotando uma disposição espacial que minimize essa repulsão.
A VSEPR parte do pressuposto de que os elétrons ao redor do átomo central de uma molécula se organizam de forma a maximizar a distância entre eles. Ela considera dois tipos de pares de elétrons: os pares de elétrons ligantes, envolvidos nas ligações químicas, e os pares de elétrons não ligantes, também chamados de pares isolados ou livres. A repulsão entre esses pares determina a geometria molecular.
Como determinar a geometria molecular usando a teoria VSEPR?
Para determinar a geometria molecular usando a teoria VSEPR, siga os seguintes passos:
1. Escreva a fórmula molecular da substância e identifique o átomo central: Primeiramente, escreva a fórmula da molécula, destacando o átomo central ao redor do qual os outros átomos estão ligados.
2. Conte o número total de pares de elétrons ao redor do átomo central: Identifique o número total de pares de elétrons ao redor do átomo central, incluindo pares ligantes (pares envolvidos em ligações covalentes) e pares não ligantes (pares isolados ou livres).
3. Utilize a estrutura AXE (A = átomo central, X = átomos ligantes, E = pares de elétrons não ligantes) para representar a disposição dos pares de elétrons: Com base no número de pares de elétrons, utilize a estrutura AXE para representar a geometria molecular. Por exemplo:
– Se houver dois pares de elétrons, a estrutura AXE será linear (AX2).
– Se houver três pares de elétrons, a estrutura AXE será trigonal plana (AX3).
– Se houver quatro pares de elétrons, a estrutura AXE será tetraédrica (AX4).
– E assim por diante, de acordo com o número de pares de elétrons.
4. Identifique a forma geométrica correspondente à estrutura AXE: Com base na estrutura AXE determinada, identifique a forma geométrica correspondente à disposição dos átomos ao redor do átomo central. Por exemplo:
– Na estrutura AX2 (linear), a forma molecular será linear.
– Na estrutura AX3 (trigonal plana), a forma molecular será triangular plana.
– Na estrutura AX4 (tetraédrica), a forma molecular será tetraédrica.
É importante observar que a teoria VSEPR assume que os pares de elétrons ao redor do átomo central se repelem mutuamente e tendem a se afastar o máximo possível para minimizar essa repulsão. Essa repulsão determina a geometria molecular, influenciando os ângulos de ligação e a forma espacial da molécula.
Explicação da repulsão entre pares de elétrons e sua influência na forma molecular:
A repulsão entre pares de elétrons ocorre porque as nuvens eletrônicas têm cargas negativas e se repelem mutuamente. Assim, os pares de elétrons tendem a se afastar o máximo possível uns dos outros, assumindo uma disposição espacial que minimiza a repulsão. Por exemplo, os pares de elétrons ligantes e não ligantes tendem a se afastar o máximo possível, formando ângulos específicos entre si, o que resulta nas diferentes geometrias moleculares observadas.
Estudando para o Enem? Veja onde cursar a sua graduação
Se você está estudando para vestibular ou Enem e ainda não sabe onde fazer a sua graduação, conheça algumas universidades parceiras do Guia da Carreira. Elas ofertam cursos em todas as área de conhecimento e, além disso, oferecem bolsas de estudo de até 80% em cursos presenciais ou EaD. Confira algumas opções:
