Exercícios: Geometria, hibridização e polaridade

Considere as moléculas gasosas de difluoreto de berílio, $\mathrm{BeF_2}$, e trifluoreto de boro, $\mathrm{BF_3}$. Os números atômicos dos elementos constituintes são $Z(\mathrm{Be}) = 4$, $Z(\mathrm{B}) = 5$ e $Z(\mathrm{F}) = 9$.

1. a) Deduza a estrutura de Lewis de cada molécula e indique a fórmula VSEPR do tipo $\mathrm{AX}_n\mathrm{E}_m$ em torno do átomo central.
2. b) Indique a geometria molecular e o ângulo de ligação previsto em cada caso.

A molécula de tetracloreto de carbono, $\mathrm{CCl_4}$, possui ligações fortemente polarizadas devido à diferença de eletronegatividade entre o cloro ($\chi = 3,16$) e o carbono ($\chi = 2,55$). No entanto, as medidas experimentais demonstram que seu momento dipolar global é nulo ($\mu = 0\,\mathrm{D}$).

1. a) Justifique a geometria molecular do $\mathrm{CCl_4}$ segundo o modelo VSEPR a partir das configurações de valência ($Z(\mathrm{C}) = 6$, $Z(\mathrm{Cl}) = 17$).
2. b) Justifique vetorialmente por que a molécula é apolar apesar do caráter polar de suas ligações individuais.

O dióxido de carbono, $\mathrm{CO_2}$, e a água, $\mathrm{H_2O}$, são moléculas triatômicas com ligações polares devido à elevada eletronegatividade do oxigênio em relação à do carbono e à do hidrogênio. No entanto, o comportamento delas diante de um campo eletrostático é radicalmente distinto. Na ilustração a seguir, representam-se as orientações espaciais e os momentos dipolares de ligação para ambas as substâncias:

1. a) Justifique a geometria molecular de ambas as espécies utilizando a teoria da VSEPR (especifique a notação $\mathrm{AX}_n\mathrm{E}_m$).
2. b) Deduza, a partir da soma vetorial dos momentos dipolares de ligação, se cada molécula possui ou não momento dipolar molecular resultante.

As moléculas de metano, $\mathrm{CH_4}$, amônia, $\mathrm{NH_3}$, e água, $\mathrm{H_2O}$, formam uma série clássica de espécies isoeletrônicas de valência com átomo central do segundo período. Dados de ângulos de ligação experimentais: $\alpha(\mathrm{H-C-H}) = 109,5^\circ$, $\beta(\mathrm{H-N-H}) = 107,3^\circ$, $\gamma(\mathrm{H-O-H}) = 104,5^\circ$.

1. a) Escreva a fórmula VSEPR para cada uma das três moléculas e determine sua geometria eletrônica e sua geometria molecular.
2. b) Justifique a diminuição progressiva do ângulo de ligação observada na série a partir das repulsões relativas entre pares ligantes e pares não ligantes.

O fosgênio, $\mathrm{COCl_2}$, e o dióxido de enxofre, $\mathrm{SO_2}$, são duas substâncias gasosas de grande importância industrial. Dados: $Z(\mathrm{C}) = 6$, $Z(\mathrm{O}) = 8$, $Z(\mathrm{Cl}) = 17$, $Z(\mathrm{S}) = 16$. Eletronegatividades de Pauling: $\chi(\mathrm{C}) = 2,55$; $\chi(\mathrm{S}) = 2,58$; $\chi(\mathrm{Cl}) = 3,16$; $\chi(\mathrm{O}) = 3,44$.

1. a) Desenhe as estruturas de Lewis mais plausíveis de ambas as espécies e determine a geometria molecular e o tipo de hibridação do átomo central.
2. b) No $\mathrm{COCl_2}$, o ângulo de ligação experimental $\mathrm{Cl-C-Cl}$ é de $111,8^\circ$, claramente inferior a $120^\circ$. Justifique esse desvio e deduza, de forma vetorial fundamentada, se ambas as moléculas são polares ou apolares.

Você pode fazê-lo no papel e enviar uma foto com sua resposta.