Como eu determino a forma molecular de uma molécula?

PASSOS ENVOLVIDOS

Existem três etapas básicas para determinar a forma molecular de uma molécula:

1. Escreva a estrutura de pontos de Lewis da molécula. Isso fornece o número estérico (SN) - o número de pares de ligações e pares solitários em torno do átomo central.

2. Use o SN e VSEPR teoria para determinar a geometria do par de elétrons da molécula.

3. Use a forma VSEPR para determinar os ângulos entre o ligação pares.

PRINCÍPIOS VSEPR:

1. A repulsão entre pares de elétrons de valência na camada externa do átomo central determina a forma da molécula. Você deve determinar o número estérico (SN) - o número de pares de ligação e pares solitários sobre o átomo central.

2. Pares solitários repelem mais do que pares de ligação.

A. SN = 2

Qual é a forma de #"BeCl"_2#?

A estrutura de pontos de Lewis para #"BeCl"_2# is

A Central #"Be"# O átomo possui dois pares de ligações em sua camada externa (SN = 2).

A repulsão entre esses dois pares faz com que os átomos estejam o mais afastados possível.

A forma da molécula é linear e a #"Cl-Be-Cl"# ângulo de ligação é 180 °.

B. SN = 3

Existem duas possibilidades.

i. #"AX"_3# - Três pares de ligação

Qual é a forma de #"BF"_3#?

A estrutura de pontos de Lewis #"BF"_3# is

O #"B"# átomo tem três pares de ligações em sua casca externa.

Minimizar a repulsão causa #"F"# átomos para formar um triângulo equilátero sobre o #"B"# átomo, como mostrado abaixo.

A forma da molécula é planar trigonal.

Todos os átomos estão no mesmo plano, e o #"F-B-F"# ângulos de ligação são todos 120 °.

ii. #"AX"_2"E"# - dois pares de ligações e um par solitário

Qual é a forma de #"SO"_2#?

A estrutura de pontos de Lewis #"SO"_2# is

O átomo central, #"S"#, possui três grupos ligados a ele, dois átomos de oxigênio e um par solitário.

A geometria do par de elétrons de #"SO"_2# é planar trigonal.

Seria desenhado como

A forma molecular de #"SO"_2# não é planar trigonal.

Ao determinar a forma molecular, consideramos apenas as posições dos átomos, não os pares solitários.

Portanto, a forma molecular de #"SO"_2# é dobrado e é representado como

O par solitário de elétrons ocupa um volume relativamente grande, uma vez que são retidos por apenas um átomo.

Comprimem o ângulo de ligação entre os oxigênio e o enxofre a cerca de 119.5 °.

C. SN = 4

Existem quatro possibilidades.

i. #"AX"_4# - quatro pares de ligações

Qual é a forma de #"CH"_4#?

A estrutura de pontos de Lewis #"CH"_4# is

A forma dessa molécula, no entanto, não é plana, como você pode pensar na maneira como desenhamos essa estrutura de pontos.

Os quatro pares de ligações estão dispostos em torno do #"C"# átomo, apontando para os cantos de um tetraedro regular.

Essa forma minimiza a repulsão entre os pares de ligações.

O ângulo 109.5 ° é o mesmo para todos #"H-C-H"# ângulos de ligação e é chamado de ângulo de ligação tetraédrico.

A forma do #"CH"_4# molécula é tetraédrica.

ii. #"AX"_3"E"# - três pares de ligações e um par solitário.

O que é o geometria molecular of #"NH"_3#?

A estrutura de pontos de Lewis de #"NH"_3# is

O átomo central, #"N"#, tem quatro grupos ligados a ele: três átomos de hidrogênio e um par solitário.

A geometria do par de elétrons de #"NH"_3# é tetraédrico.

É desenhado como mostrado abaixo:

Lembre-se de que, ao determinar a forma molecular, consideramos apenas as posições dos átomos, não os pares solitários.

Se olharmos apenas para os átomos, veremos um tetraedro curto e bastante distorcido.

Isso é chamado de pirâmide.

O #"NH"_3# pirâmide tem uma base triangular.

Portanto, a forma é piramidal trigonal.

A maior repulsão do par solitário causa a #"H"# átomos em #"NH"_3# devem ser dobrados mais próximos do que o ângulo tetraédrico normal de 109.5 °.

In #"NH"_3# o observado #"H-N-H"# ângulo de ligação é 107.3 °.

iii. #"AX"_2"E"_2# - dois pares de ligações e dois pares solitários

Qual é a geometria molecular de #"H"_2"O"#?

A estrutura de pontos de Lewis de #"H"_2"O"# is

O átomo central, #"O"#, tem quatro grupos ligados a ele, dois átomos de hidrogênio e dois pares solitários.

A geometria do par de elétrons de #"H"_2"O"# é tetraédrico.

É desenhado como mostrado abaixo:

A forma é chamada dobrada.

O #"H-O-H"# ângulo de ligação é menor do que o #"NH"_3#, em parte devido às maiores repulsões causadas por dois pares solitários.

Na água, o observado #"H-O-H"# ângulo de ligação é 104.5 °.

Todos os ângulos de ligação #"AX"_2"E"_2# moléculas são significativamente inferiores a 109.5 °.

D. SN = 5

Existem quatro possibilidades.

i. #"AX"_5# - cinco pares de ligações

Qual é a forma molecular de #"PCl"_5#?

A estrutura de pontos de Lewis de #"PCl"_5# is

Átomos passados #"Si"# in a tabela periódica pode "expandir o octeto" e ter mais de oito elétrons de valência.

Aqui o #"P"# átomo tem dez elétrons de valência.

Se você visualizar o #"P"# átomo no centro de uma esfera como a terra, você tem um #"Cl"# átomo no Polo Norte, um #"Cl"# átomo no pólo sul e três #"Cl"# átomos se espalham uniformemente ao redor do equador.

Observe que o #"Cl"# átomos ocupam dois tipos de posições.

Os dois #"Cl"# átomos que estão em uma linha reta que passa através do #"P"# Diz-se que o núcleo ocupa posições axiais.

Os outros três #"Cl"# átomos estão em posições equatoriais.

Se você se juntar ao #"Cl"# átomos por linhas retas, o diagrama parece duas pirâmides trigonais unidas na base.

O #"PCl"_5# molécula tem uma forma bipiramidal trigonal.

Existem dois ângulos de ligação diferentes na molécula.

O axial #"Cl"# átomos estão em ângulos de 90 ° ao equatorial #"Cl"# átomos, enquanto o equatorial #"Cl"# átomos estão em ângulos de 120 ° um do outro.

ii. #"AX"_4"E"# - Quatro pares de ligações e um par solitário.

Qual é a forma molecular de #"SF"_4#?

A estrutura de pontos de Lewis de #"SF"_4# is

Os cinco pares de elétrons assumem uma geometria bipiramidal trigonal.

O par solitário ocupa uma posição equatorial, porque isso o afasta mais dos outros pares de elétrons.

Se você virar a molécula de lado, ela parecerá uma gangorra, com a axial #"F"# átomos nas extremidades e o equatorial #"F"# átomos atuando como pivô.

A forma é chamada de gangorra.

O axial #"F–S–F"# O ângulo de ligação é 173.1 ° em vez de 180 °, por causa do único par de elétrons no plano equatorial.

O equatorial #"F-S-F"# o ângulo de ligação é comprimido para 101.6 ° a partir do seu valor normal de 120 °.

iii. #"AX"_3"E"_2# - pares de ligação de árvores e dois pares isolados

Qual é a forma molecular de #"ClF"_3#?

A estrutura de pontos de Lewis de #"ClF"_3# is

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Os cinco pares de elétrons assumem uma geometria bipiramidal trigonal.

Os dois pares solitários ocupam as posições equatoriais para minimizar repulsões.

Os pares de ligação formam uma forma de T, e essa é a forma da molécula.

Na verdade, a molécula tem uma forma "distorcida-T" porque os dois pares isolados reduzem a #"F-S-F"# ângulo de ligação de 90 ° a 86.98 ° e a #"F-S-F"# o ângulo de união na parte superior do T é reduzido de 180 ° para 173.96 °.

iv. #"AX"_2"E"_3# - dois pares de ligação e três pares solitários

Qual é a forma molecular de #"XeF"_2#?

A estrutura de pontos de Lewis de #"XeF"_2# is

Os cinco pares de elétrons assumem uma geometria bipiramidal trigonal.

Os três pares solitários ocupam as três posições equatoriais, então o que você tem é um átomo de xenônio com três pares solitários apontando para os cantos de um triângulo equilátero, com um #"F"# átomo abaixo do triângulo e outro acima.

O resultado é uma forma linear para o #"XeF"_2# molécula e a #"F-Xe-F"# ângulo de ligação é 180 °.

E. SN = 6

Existem cinco possibilidades.

i. #"AX"_6# - seis pares de ligação

Qual é a forma molecular de #"SF"_6#?

A estrutura de pontos de Lewis de #"SF"_6# is

Os seis pares de ligação se organizam com quatro pares de ligação equatorial e mais um par em cada uma das localizações polares.

A forma é chamada octaédrica.

Cada #"F-S-F"# ângulo de ligação é 90 °.

ii. #"AX"_5"E"# - cinco pares de ligação e um par solitário

Qual é a estrutura de #"IF"_5#?

A estrutura de pontos de Lewis de #"IF"_5# is

Os pares de elétrons se organizam nos cantos de um octaedro com um par solitário ocupando uma dessas posições.

Quatro dos #"F"# átomos estão nos cantos de um quadrado, e um está diretamente acima do #"I"# átomo.

Linhas que conectam o #"F"# os átomos formam uma pirâmide com uma base quadrada, portanto a forma é quadrada piramidal.

O #"F-I-F"# ângulos entre vizinhos #"F"# átomos são 90 °.

iii. #"AX"_4"E"_2# - quatro pares de ligações e dois pares solitários

Qual é a forma molecular de #"XeF"_4#?

A estrutura de pontos de Lewis é

Os pares de elétrons se organizam nos cantos de um octaedro.

Os quatro pares de ligação apontam para os cantos de um quadrado, e os pares solitários ocupam as posições axiais acima e abaixo do plano do quadrado.

Desde os quatro #"F"# átomos estão nos cantos de um quadrado, a forma molecular é quadrada plana.

O #"F-Xe-F"# ângulos de ligação entre vizinhos #"F"# átomos são 90 °.

iv. #"AX"_3"E"_3# - três pares de ligação e três pares solitários

Não existem moléculas que pertençam ao #"AX"_3"E"_3# sistema.

No entanto, a geometria eletrônica é octaédrica, com os três pares solitários ocupando posições equatoriais.

Os pares de ligações restantes são dispostos em forma de T com ângulos de ligação de 90 °.

v. #"AX"_2"E"_4# - dois pares de ligação e quatro pares solitários

Não estável #"AX"_2"E"_4# moléculas são conhecidas.

No entanto, prevemos que a forma molecular seja linear com ângulos de ligação de 180 °.

RESUMO

Para prever a forma de uma molécula:

1. Escreva a estrutura de pontos de Lewis para a molécula.

2. Determine o número estérico do átomo central.

3. Decida a orientação do par de elétrons com base no número estérico.

4. Considere a colocação de pares isolados e quaisquer distorções de formas "regulares".

5. Nomeie a forma com base na localização dos átomos ligados ao átomo central

A tabela abaixo resume todas as formas moleculares.