Geometria Molecular

Geometria molecular estuda espacialmente a distribuição dos átomos dentro de uma molécula.  Pode parecer bem complexo para algumas pessoas pensar na agregação do átomo dentro da molécula, mas a geometria molecular já é bem estruturada na Química Orgânica.

A forma geométrica irá depender da distribuição dos átomos, então as moléculas podem originar formas geométricas diferenciadas uma das outras.

Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos de Valência (TRPEV)

A Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos de Valência (TRPEV) é muito importante para a geometria molecular, pois a distribuição dos átomos de uma molécula é baseada nessa teoria. 

A TRPEV aponta que os pares eletrônicos (pares de elétrons que integram as ligações químicas) presentes no átomo central formam as nuvens eletrônicas que se afastam, e tendem a ficar o mais longe possível umas das outras, modificando assim, a posição dos átomos.

Quais os principais tipos de geometria molecular?

A força de repulsão eletrônica entre os átomos não é suficiente para desfazer as ligações químicas, então a distância existente entre eles forma ângulos que conferem os tipos de geometria molecular.

1. Geometria Linear: tipo que ocorre em moléculas biatômicas (que possuem dois átomos) com ângulos de 180°. Exemplos: HCl (Ácido clorídrico), BeF2 (Fluoreto de berílio), CO2 (Gás carbônico), C2H2 (Acetileno), BeH2 (Hidreto de berílio), XeF2 (Difluoreto de xenônio).
2. Geometria Angular: ocorre em moléculas triatômicas (que possuem três átomos), cujo ângulos de ligação devem ser igual ou menor a 120°. Exemplos: H2O (Água), O3 (Ozônio), SO2 (Dióxido de enxofre), SF2 (Difluoreto de enxofre).
3. Geometria Triangular ou Plana: ocorre quando há três nuvens eletrônicas na camada de valência formando um ângulo de 120°. Exemplos: COCl2 (Fosgênio), H2CO3 (Ácido carbônico), SO3 (Óxido sulfúrico), NO3- (Nitrato), BF3 (Trifluoreto de boro), BH3 (Borano).
4. Geometria Piramidal: acontece quando são formadas por quatro nuvens eletrônicas ao redor do átomo central e três ligações químicas e uma não-ligante. Ligações com ângulos de 110°. Exemplos: NH3(Amoníaco), ClO3- (Clorato), PCl3 (Tricloreto de fósforo), H3O (Hidrônio).
5. Geometria Tetraédrica: ocorre em moléculas pentatômicas (cinco átomos), com ângulo de 109° 28’. É quando quatro nuvens eletrônicas ao redor do átomo central fazem ligações com outros quatro átomos. Exemplos: NH4 (Amónio), CH4 (Metano), CH3Cl (Clorometano).

Além da distribuição dos átomos dentro das moléculas, outros fatores como forças moleculares, polaridade e hibridização também podem determinar a geometria molecular.

Geometria molecular e as forças moleculares

• Força de Van der Waals: ocorre entre moléculas apolares. Em um determinado momento, uma molécula polar passará a ter mais elétrons do que o outra, tornando-a polarizada momentaneamente. Assim, por meio da indução elétrica, ela polarizará uma outra molécula vizinha.
• Forças Dipolo-dipolo: acontece em moléculas polares. Um polo negativo de uma molécula é atraída pelo negativo de outra, e assim forma uma gama de moléculas com polos contrários atraindo-se a polos de outras moléculas.
• Pontes de Hidrogênio: acontece quando o hidrogênio de uma molécula é ligado à átomos pequenos e fortemente eletronegativos, como oxigênio, nitrogênio e flúor.

Geometria molecular e polaridade

A polaridade das moléculas irá determinar se a molécula apresenta polos negativo e positivo (molécula polar) ou não (molécula apolar). E para isso é necessário saber identificar as ligações químicas: ligação iônica, ligação covalente ou ligação metálica.

Lembra da Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos e Valência?  Na teoria, os pares de elétrons se comportam como nuvens eletrônicas, e causam repulsão entre si, sendo difícil quebrar a ligação. A ligação que há entre eles é a covalente.

Entenda melhor:

A água faz três ligações covalentes que originam a fórmula H2O. O oxigênio tem seis elétrons na última camada (camada de valência) e precisa de mais 2 para ficar estável. Para ficar com oito, o oxigênio compartilha um de seus elétrons com cada hidrogênio e deixa também o hidrogênio com dois elétrons na última camada e ambos ficam estáveis.

Contudo, sobram ainda dois pares de elétrons no oxigênio. Pares que vão formar a chamada nuvem eletrônica que repulsa os pares compartilhados, e assim origina a geometria molecular da água que será angular. 

Geometria molecular e hibridização

• Geometria Linear: ocorrerá na condição da hibridização do átomo central ser “sp”, ou/e ser “dsp3” com três pares eletrônicos livres.
• Geometria Angular: ocorrerá na condição da hibridização do átomo central ser “sp2” com um par de elétrons livres e/ou ser “sp3” com dois pares de elétrons livres.
• Geometria Trigonal Plana: ocorrerá na condição da hibridização do átomo central ser “sp2” sem pares de elétrons livres.
• Geometria Piramidal: ocorrerá na condição da hibridização do átomo central ser “sp3” com um par de elétrons livres.
• Geometria Tetraédrica: ocorrerá na condição da hibridização do átomo central ser “sp3” sem pares de elétrons livres.