Geometria molecular

 A Geometria Molecular e as Ligações Químicas

A geometria molecular trata a distribuição espacial e arranjos dos átomos em uma molécula.
Através da geometria molecular é possível prever se a molécula é polar ou não. 

Tipos de Geometria Molecular

Temos vários tipos de geometria molecular as quais podemos citar. Forma linear plana, forma trigonal plana, forma tetraédrica espacial, forma bipiramidal trigonal que é também espacial, bipiramidal pentagonal espacial, forma octaédrica que também é espacial,  e a forma de retículo cristalino.

                                      A Forma Linear Plana
Hidreto de Berílio

Podemos citar um exemplo bem típico a molécula do hidreto de berílio  BeH2

             

Forma Angular

        

A estrutura da água. Angular

                    

A água é uma das substâncias mais importantes do planeta Terra, esta diretamente associada a vida, é um dos mais importantes solventes utilizados em todos os ambientes produtivos do ser humano. A geometria da molécula da água é angular conforme apresenta logo abaixo.

A Forma Trigonal Plana

Trifluoreto de Boro

O trifluoreto de boro (BF3) pode representar muito bem essa característica de forma trigonal plana. Observe a sua estrutura abaixo. Essa substância tem aplicação em microeletrônica.

                    

Uso do Trifluoreto de Boro

O trifluoreto de boro é um gás incolor, corrosivo, altamente irritante e tóxico, é utilizado em fumigação especialmente no controle de pragas, como por exemplo, as que atacam a madeira. Tem outros usos como: fluxo ou limpeza prévia do local a ser soldado uma peça de metal magnésio. Tem emprego como catalisador de reações de polimerização de poliésteres, na isomerização como, por exemplo; de substâncias de cadeia normal para formar substâncias de cadeia ramificada, na alquilação seu emprego é do tipo, metilação do benzeno e do naftaleno (o mesmo que inserir na molécula o radical metil), tem emprego na esterificação de gorduras e óleos e também em condensação.

Forma Tetraédrica

Fósforo Branco

O modelo representativo da molécula do fósforo branco pode ser assim esquematizado. A forma é tetraédrica com ângulos de 60º. Esse fósforo deve ser manipulado com cuidado pois é muito tóxico e quando aspirado inibe o oxigênio nos pulmões causando asfixia, é venenoso. Por ser muito reativo com o oxigênio do ar deve ser guardado em água. Com ele pode -se produzir bombas de fumaça usadas nas manobras militares e fogos de artifício.

O fósforo branco forma a estrutura tetragonal plana.

Fósforo Vermelho

O modelo da estrutura molecular do fósforo vermelho pode ser assim representada, com forma tetraédrica em ângulos de 60º. Esse tipo de fósforo está impregnado na tarja áspera dos lados da caixa de fósforo, onde se risca o palito de fósforo. Em alguns países é utilizado na fabricação das cabeças dos palitos de fósforo.

O fósforo vermelho forma a estrutura tetragonal plana.

Fósforo vermelho. Está impregnado nos lados da caixa, como se vê na foto.

Estrutura do Grafeno

Forma Trigonal Plana

O grafeno é cristalino semelhante ao diamante, possui os carbonos ligados por ligações sp2, em cadeias cíclicas de estrutura hexagonal que se arranjam de forma alotrópica trigonal plana, com disposição bidimensional de átomos compactados, com a espessura de apenas um átomo. 

Observe no esquema abaixo a formação da hibridação sp2 do carbono.

Nessa conformação estrutural, cada átomo de carbono do anel possui 4 ligações dispostos no arranjo. 

Veja a estrutura do grafeno.

   
Forma Tetraédrica - Espacial

Gás Metano
O gás metano produzido pela decomposição de resíduos orgânico em decomposição ou gás natural extraido de jazidas minerais que pode estar sozinho nesses reservatórios ou junto com petróleo ou carvão cuja fórmula molecular é CH4, possui a forma tetragonal ou tetraédrica espacial.

Vejamos a representação geométrica da molécula do gás metano.

O gás metano forma a estrutura tetragonal espacial.

Forma Tetraédrica

      

Igualmente a estrutura do metano acima, se a molécula tiver um átomo no centro ligado a 4 átomos circundantes todos ligados a ele, a geometria será tetraédrica e os ângulos entre as ligações será de 109,28’ independente da substância. 

Tricloreto de fosforila

O tricloreto de fosforila forma uma estrutura geométrica tetragonal espacial. Observe a estrutura abaixo.

Essa substância o tricloreto de fosforila é utilizada na preparação de esteres triarilfosfato fosfato de trifenila e fosfato de tricresilo substancia que agem como retardadores de chamas e em plastificantes de PVC. Associando fosfato de trifenila com fosfato de cresilfenila se torna um pesticida usado no controle de pulgas carrapatos, controle dos flebotomíneos, vetores da leishimaniose e mosquitos vetores da dirofilariose.

Tetracloreto de silício

O tetracloreto de silício forma a estrutura tetragonal espacial. Observe a sua representação abaixo;

                Forma Bipiramidal Trigonal - Espacial

Pentacloreto de Fósforo

O pentacloreto de fósforo é um exemplo bem característico de forma bipiramidal trigonal. Observe a configuração abaixo.

Os átomos na molécula se distribuem em ângulos de 90 e 120 graus de acordo com o esquema: 

   

A Forma Octaédrica - Espacial

Hexafluoreto de Enxofre

A Forma octaédrica Hexafluoreto de enxofre (SF6). As ligações do flúor com enxofre formam sempre ângulos de 90º. Essa molécula apresenta a forma espacial tridimensional.

A disposição dos átomos na molécula fica bem caracterizado conforme o esquema:

   
A Estrutura do Quartzo

Retículo Cristalino

O quartzo apresenta a arrumação odos átomos de silício e oxigênio na forma de um retículo cristalino.

Questões

1) A geometria molecular trata a:
                    
a) a geometria do domínio eletrônico entre os átomos da molécula.
b) a polaridade atômica e arranjos dos átomos nas substâncias.
c) a distribuição e arranjos dos átomos na geometria angular atômica.
d) a distribuição e arranjos dos átomos em uma molécula.
e) a polaridade entre átomos e moléculas, criando as ligações químicas.
                    
2) Com relação a polaridade intermolecular, a geometria molecular trata a:
                         
a) distribuição espacial dos elétrons na formação das ligações entre moléculas.
b) distribuição espacial das nuvens eletrônicas na formação das ligações entre moléculas.
c) distribuição eletrônica das nuvens ionizantes na formação das moléculas.
d) desordenar as nuvens eletrônicas na formação das ligações moleculares.
e) transformação espacial das nuvens eletrônicas na formação das moléculas.
                                 

3) O hidreto de berílio tem a configuração H  ̶  Be  ̶  H. Essa configuração é:

                  

a) trigonal plana.

b) tetraédrica.

c) Tetragonal plana.

d) linear plana.

e) bipiramidal.
                  

4) O modelo da estrutura molecular do fósforo vermelho pode ser assim representada, com forma tetraédrica e ângulos de 60º. Esse tipo de fósforo é utilizado na fabricação de palitos de fósforo. O fósforo vermelho forma a estrutura:

                   

a) bipiramidal trigonal.
b) tetragonal plana.
c) espacial tridimensional.
d) tetragonal espacial.
e) trigonal plana.
                
5) O hexafluoreto de enxofre (SF6) organiza as ligações do flúor com enxofre, formando sempre ângulos de 90º. Essa molécula apresenta a forma.
              
a) tetraédrica  espacial tridimensional.          
b) bipiramidal, espacial bidimensional.
c) octaédrica, espacial tridimensional.
d) trigonal, espacial bidimensional.
e) espacial tridimensional.
                    
6) O grafeno é uma forma alotrópica do carbono constituído por uma folha planar (arranjo bidimensional) de átomos compactados e com a espessura de apenas um átomo. Sua estrutura é formada por anéis hexagonais, conforme a figura.

   
Nesse arranjo, os átomos de carbono possuem hibridação.               
                         
a) sp de geometria linear.
b) sp3 alternados com carbonos com hibridação sp de geometria linear.       
c) s e sp2 de geometria trigonal plana.

d) sp3d de geometria planar.

e) sp3d2 com geometria hexagonal planar.

                   

7) O gás metano produzido pela decomposição de resíduos orgânico em decomposição, ou gás natural extraído de jazidas minerais que pode estar sozinho nesses reservatórios ou junto com petróleo, ou carvão cuja fórmula molecular é CH4, possui a forma:

                

a) estrutura linear plana.

b) estrutural piramidal.

c) octaédrica, espacial tridimensional.

d) tetragonal ou tetraédrica espacial.   

e) forma Tetraédrica – plana.

                                 

8) A água é uma das substâncias mais importantes do planeta Terra, esta diretamente associada a vida, é um dos mais importantes solventes utilizados em todos os ambientes produtivos do ser humano. A geometria da molécula da água é:

                      

a) piramidal.

b) trigonal.

c) tetraédrica.

d) sempre linear.

e) angular.

Bibliografia

Química, Volume 1, Martha Reis - Meio Ambiente, Cidadania, Tecnologia. Editora FTD 1º edição  São Paulo 2010.

Química Cidadã. Ensino Médio Volume 1, 1º Ano. Pequis Wildson Santos, Gerson de Souza Mol, Siland Meiry França Dib, Roseli Takako Matsunaga, Sandra Maria de Oliveira Santos Eliane N. F. Castro, Gentil de S. Silva, Salvia B. Farias - 2ª edição, São Paulo 2013. 


Francisco Miragaia Peruzzo, Eduardo Leite Canto. Química na Abordagem do Cotidiano. Volume 1, Quimica Geral e Inorgânica. 4ª edição, editora moderna, São Paulo 2010.

Cloreto de fosoforila - Wikipedia, a enciclopédia livre
https://pt.wikipedia.org/wiki/Cloreto_de_fosforila

Phosphorus oxychloride POCl3 - PubChem
https://pubchem.ncbinlm.nihgov/compound/Phosphoryl_chloride

Geometria molecular - Wikipédia, a enciclopédia livre
https://pt.wikipedia.org/wiki/Geometria_molecula