Teoria VSEPR para 3 eletrosferas

RKA8JV Se eu quiser desenhar a estrutura, ou o formato, ou a geometria para o trifluoreto de boro, eu vou precisar pensar sobre o método ou sobre a teoria VSEPR, ou seja, eu vou eu vou ter que pensar sobre a repulsão dos pares de elétrons na camada de valência. Essa repulsão vai forçar a molécula ter um formato ou uma geometria em particular. A gente vai começar desenhando a estrutura de pontos, a gente já viu esse checklist antes, mas a gente vai utilizar ele novamente. Então, a gente tem aqui que tem que desenhar a estrutura de pontos para mostrar todos os elétrons de valência, certo? Então, primeiramente eu preciso achar o boro na tabela periódica. Se eu olhar na tabela periódica, o boro vai ter 3 elétrons de valência, então, eu vou puxar aqui uma setinha e ele vai ter 3 elétrons de valência. O flúor vai estar no grupo 7, e como a gente tem 3 flúor aqui, temos que fazer 7 vezes 3. Se eu fizer essa continha, eu tenho um total de 21, certo? Então, aqui eu tenho que somar 21 + 3. Se eu fizer 21 + 3, eu tenho um total de 24 elétrons de valência que eu tenho que representar, 24 elétrons de valência, vou abreviar desse jeito. Bom, depois que eu descobrir quantos elétrons de valência que eu tenho que representar, a gente vai começar a desenhar a nossa estrutura de pontos. A gente vai começar colocando o boro, que é menos eletronegativo que o flúor, no centro da nossa estrutura, então, eu vou ter aqui 1 boro, e eu tenho 3 flúor, então eu tenho que começar a fazer as ligações. Eu tenho uma ligação para cá, eu vou fazer 1 flúor aqui, eu tenho uma ligação aqui para cima, eu vou fazer outro flúor aqui, e eu tenho uma outra ligação aqui. Eu vou colocar esse meu boro um pouquinho mais no meio só para ficar mais bonito esteticamente, então, vamos arrumar aqui. Vou marcar aqui de novo o boro. Pronto. Bom, agora vamos contar quantos elétrons de valência a gente representou. Então, eu tenho aqui 2 elétrons, aqui eu tenho mais 2 elétrons e aqui eu tenho mais 2 elétrons, então 2, 4, 6 elétrons de valência, eu já consegui representar só fazendo essa estrutura simples. Se eu fizer 24, vamos fazer aqui, eu vou marcar em um outro tom de rosa. Se eu fizer 24 - 6, eu tenho um total ainda de 18 elétrons que eu preciso representar na minha estrutura de pontos, e a gente vai colocar esses 18 elétrons que sobraram nos nossos átomos terminais, ou seja, a gente vai colocar aqui nesse átomo de flúor, neste daqui e neste daqui também. O flúor vai seguir a regra do octeto, então, cada flúor aqui a gente já sabe que está cercado por 2 elétrons de valência, então, eu tenho que colocar mais 6 elétrons para completar essa regra do octeto. Vou começar colocando aqui, 1 par, 2 pares, 3 pares, 6 elétrons são 3 pares solitários de elétrons, e aqui eu também vou ter 3 pares e nesse último aqui eu também vou ter 3 pares. Bom, 6 vezes 3 é 18, então, eu acabei de representar todos os 18 elétrons de valência que eu precisava, que estavam faltando na nossa estrutura. Agora que a gente acabou de representar todos os 24 elétrons de valência, alguns de vocês devem estar pensando: ''bom, o boro aqui não está seguindo a regra do octeto, né?'' E isso é verdade, tudo bem se o boro não seguir a regra do octeto aqui. A gente vai assumir a carga formal do boro então. Lembre-se que cada ligação covalente que a gente tem consiste em 2 elétrons, então, eu vou desenhar, eu vou fazer os elétrons em azul para a gente conseguir ver melhor. Aqui eu tenho 1 elétron, aqui eu tenho outro. Um elétron aqui e outro elétron aqui, 1 elétron aqui e outro elétron aqui. Quando a gente assume a carga formal, a gente pega o número de elétrons de valência no átomo livre, que neste caso aqui vão ser 3 elétrons. Deste número 3 que eu tenho aqui, eu tenho que subtrair o número de elétrons no meu átomo ligado, então, quando a gente olha as ligações entre o boro e o flúor, a gente tem que os elétrons estão sendo compartilhados. Eu vou ter 1 elétron aqui para o flúor e 1 elétron aqui para o boro, então, eu vou separar isto aqui, vou fazer este círculo em vermelho. Então eu vou ter aqui 1, 2, 3 elétrons também. Eu tenho que fazer aqui 3 - 3. A gente tem aqui que a carga formal vai ser igual a zero. Lembre-se que o nosso objetivo aqui é minimizar a nossa carga formal, quando a gente desenha esta estrutura de pontos. A estrutura que a gente fez é bem aceitável, mesmo que o boro não siga esta regra do octeto. O boro pode estar cercado por 8 elétrons, e você pode ver em alguns livros que, por exemplo, a gente pode pegar este par que estou fazendo aqui em verde, e alguns livros vão dizer que este par vai estar aqui. Fazendo isto a gente dá ao boro o octeto, e tudo bem se isso acontecer, isso daria ao boro uma carga formal. Isso iria contribuir para a estrutura geral da nossa molécula, mas, para a gente, para o nosso objetivo, a gente vai dizer que esta é a nossa estrutura, que esta é a nossa estrutura de pontos. Agora eu vou redesenhar isto, e eu vou fazer de uma maneira um pouco diferente. Então, eu vou começar fazendo aqui, eu tenho o meu flúor e tenho o boro, que é o meu átomo central, vou pegar um pouquinho mais de espaço aqui. Eu tenho um flúor aqui para o meu lado esquerdo e eu vou ter um flúor aqui do meu lado direito. Vou arrumar esta ligação. Eu não posso me esquecer de representar os meus pares solitários de elétrons, então, aqui eu tenho 1 par, aqui eu tenho outro, aqui eu tenho outro. Vou redesenhar isto. Aqui eu tenho outro, aqui eu tenho um par, aqui eu tenho um par, um outro par, e finalmente o nosso último flúor. Eu representei todos os meus pares solitários de elétrons aqui. Agora, a gente vai pensar no passo 2, a gente vai contar o número de nuvens eletrônicas ao redor do nosso átomo central. Lembre-se que as nuvens eletrônicas são tanto estes elétrons, que são ligados, quanto estes pares solitários de elétrons, ou seja, os elétrons não ligados. Estes elétrons são regiões de densidade, que podem se repelir uma à outra. Eu estou olhando aqui para o meu átomo central, estou olhando aqui para o meu boro, e eu posso ver que eu tenho alguns elétrons aqui, então, eu vou marcar estes meus elétrons em rosa. Eu tenho, por exemplo, uma região aqui, uma nuvem, aqui eu tenho outra nuvem, e aqui eu tenho outra nuvem. Então eu tenho aqui 3 nuvens eletrônicas. Essas nuvens vão se repelir uma à outra, e isso permite que a gente faça a predição da geometria destas nuvens eletrônicas ao redor do nosso átomo central. Elas vão tentar ficar o mais distante possível umas das outras, e isso acontece quando essas nuvens eletrônicas estão no mesmo plano. Para deixar isso mais claro eu vou fazer um desenho. Então eu vou fazer uma folha de papel aqui. Eu vou fazer aqui o meu desenho. Eu tenho aqui a minha folha de papel e eu teria o meu boro aqui no meio, eu teria uma ligação com flúor para cá, uma ligação para cá e outra ligação para cá. A gente chama este formato de trigonal plana. Eu vou marcar isso aqui. Vou marcar, trigonal plana. Esta geometria trigonal plana vai ser a geometria das minhas nuvens eletrônicas em volta do meu átomo central. Como a gente não tem pares solitários de elétrons em volta do nosso átomo central, a gente pode predizer que a geometria da nossa molécula é a mesma geometria que a das nuvens dos meus elétrons, é a mesma geometria das nuvens eletrônicas. Então, a minha molécula também vai ter esse formato trigonal plano. Bom, agora vamos falar dos ângulos de ligação. A maneira ou o jeito mais fácil de pensar sobre o ângulo das ligações é pensar, por exemplo, em um círculo. Então, eu vou pegar este meu desenho da minha folha de papel e eu vou fazer um círculo aqui. Eu tenho mais ou menos isto, Deste jeito. Como os elétrons vão se repelir igualmente, a gente quer dividir este círculo por 3, porque a gente vai ter 3 ângulos, certo? Então, se eu fizer 360, que é a quantidade de graus do meu círculo, a quantidade total de graus do meu círculo dividido por 3, eu vou ter um ângulo desta ligação aqui de 120 graus. Então, aqui, 120 graus. Você pode pensar em todos os ângulos da sua molécula como sendo 120 graus. Então, nós temos uma geometria trigonal plana com ângulo de ligação de 120 graus. Agora, a gente vai fazer mais um exemplo de uma molécula que possui 3 nuvens eletrônicas, e, neste caso, a gente vai falar do dióxido de enxofre. Vou pegar um pouquinho de espaço aqui. Bom, a gente vai começar contando o número de elétrons de valência que a gente tem, certo? O enxofre vai estar no grupo 6, então, ele vai ter 6 elétrons de valência. O oxigênio também vai estar no grupo 6, mas a gente tem 2 oxigênios aqui, então eu tenho que fazer 6 vezes 2, e isto me dá um total de 12. Se eu somar 12 + 6 eu tenho um total de 18 elétrons de valência que eu tenho que representar aqui. Então, 18 elétrons de valência. Bom, o enxofre é menos eletronegativo, certo? Então eu vou colocar ele no centro. Eu tenho aqui, eu vou fazer o meu enxofre. Ele vai estar ligado a 2 oxigênios, então, 1 oxigênio deste lado, e 1 oxigênio do lado esquerdo. Bom, fazendo isso a gente já representou 2, 4 elétrons de valência. Então, se eu fizer 18 - 4 eu ainda tenho que representar 14 elétrons de valência, eu tenho 14 elétrons de valência sobrando aqui. Bom, nós vamos começar assumindo que estes elétrons vão vir aqui para os nossos oxigênios, para os nossos átomos terminais. O oxigênio vai seguir a regra do octeto, então, cada oxigênio vai receber 6 elétrons, certo? Então eu vou representar aqui. Eu tenho 1 par, 2 pares, 3 pares, 1 par, 2 pares, 3 pares. Eu acabei de representar aqui 12 elétrons, certo? Se eu fizer 14 - 12, eu ainda tenho que representar 2 elétrons de valência nesta minha estrutura de pontos. Lembre-se que quando você tem elétron sobrando, depois que você fez isso, você tem que colocá-los em volta do seu átomo central, então, a gente vai colocar estes 2 elétrons que sobraram aqui no nosso enxofre. Então eu vou fazer 1 par de elétrons aqui no enxofre. Bom, a gente ainda não acabou a nossa estrutura de pontos porque o enxofre não tem uma regra do octeto, ele não segue o octeto, mas a gente pode pensar na carga formal. A carga formal do enxofre aqui nesta estrutura não é minimizada, e a gente precisa compartilhar alguns elétrons aqui, certo? Eu vou fazer, vou trocar de cor. Vou fazer isto em azul. Eu poderia pegar, por exemplo, este par solitário de elétrons aqui do oxigênio, eu poderia colocá-lo para cá, poderia colocá-lo aqui. E quando eu movo este par de elétrons para cá, vou formar uma outra ligação, eu vou ter uma ligação dupla aqui. Então, se eu fizer isso, eu vou redesenhar aqui, eu vou ter 1 oxigênio aqui, e eu vou ter o meu enxofre, e eu vou ter uma ligação dupla com o oxigênio. A gente tem que representar os nossos elétrons de valência, né? Então eu tenho, eu vou trocar aqui. Eu tenho 2, 4, 6, eu tenho agora somente 2 pares solitários, porque eu passei um par para cá, para formar esta ligação dupla, e eu tenho um par solitário aqui no enxofre. Bom, se nós pensarmos agora na carga formal, eu sei que eu vou ter elétrons nestas ligações que eu estou marcando, então eu tenho elétrons aqui, eu tenho elétrons aqui também. O oxigênio normalmente vai ter 6 elétrons de valência no átomo livre, e nesta estrutura que temos aqui, a gente pode contar que tem 2, 4, 6, a gente vai ter 7 elétrons em volta do nosso átomo ligado, então eu tenho que fazer 6 - 7. Isto vai me dar um total de -1. Esta vai ser a carga formal para o meu oxigênio da esquerda. Agora, eu vou fazer a mesma coisa para o enxofre. O enxofre vai estar cercado por 5 elétrons de valência, e ele está no grupo 6. Então, vou fazer aqui no cantinho. Eu tenho 6 no átomo livre, e aqui ele está acertado por 5, então 6 - 5, eu vou ter 1. A minha carga do enxofre, a minha carga formal do enxofre vai ser igual a 1. Então eu tenho -1 aqui para o oxigênio e +1 aqui para o enxofre. Mas a gente não tem a carga formal zero nestes átomos, isto é o melhor ou é o mais próximo que a gente vai chegar em termos desta representação da molécula. Uma outra coisa para pensar é no fato de que eu não precisaria tirar um par solitário de elétrons deste oxigênio aqui, certo? Eu poderia tirar deste oxigênio que eu tenho aqui. Se eu fizesse isso, eu teria uma outra estrutura de ressonância. Eu não quero entrar em detalhes aqui porque a gente já falou de estruturas de ressonância e cargas formais em outros vídeos, então, tenha certeza que você assistiu a esses vídeos antes de assistir a esta aula, certo? Mas, então essa vai ser a nossa estrutura de pontos final. Eu vou redesenhá-la de novo para ficar uma coisa um pouquinho mais limpa. Então, eu vou fazer aqui, eu tenho o meu oxigênio eu tenho os seus pares solitários, tenho o enxofre, com uma ligação dupla com este oxigênio aqui, 2 pares solitários de elétrons e os pares solitários do enxofre. Bom, agora vou deixar de lado as cargas formais porque a gente quer focar na geometria, certo? Agora que eu tenho a estrutura de pontos, a gente precisa rever os nossos passos para predizer o formato da nossa molécula, então, a gente vai voltar aqui no nosso checklist. A gente desenhou a estrutura de pontos, agora a gente tem que contar o número de nuvens eletrônicas ao redor do nosso átomo central. Então, eu vou voltar aqui para a nossa estrutura e a gente vai contar quantas nuvens eletrônicas a gente tem. Então, eu tenho uma nuvem, eu vou ter aqui uma outra nuvem eletrônica, lembre-se que a gente não está interessado em quantos elétrons a gente tem, a gente está interessado só que isso é uma região de densidade. Estes elétrons solitários aqui em cima do enxofre também vão ser uma região de densidade eletrônica, então, eu também vou considerar isto aqui como uma nuvem. Então, se eu fizer a continha aqui, é bem simples, eu vou ter 3 nuvens eletrônicas. A gente viu no exemplo anterior, que quando a gente tem 3 nuvens eletrônicas, essas nuvens vão tentar estar em um formato trigonal plano, então, eu poderia redesenhar a estrutura de pontos de uma forma que eu consiga enxergar melhor esse formato. É isso que eu vou fazer, eu vou pegar mais espaço aqui e a gente vai redesenhar isto. Então, eu vou ter aqui o enxofre, e eu tenho aqui uma ligação com o oxigênio, e aqui eu tenho uma ligação dupla com este oxigênio. Agora, eu vou marcar os pares solitários de elétrons, então, aqui eu tenho 1 par, aqui eu vou ter 3 pares, e aqui eu vou ter 2 pares. Aí eu vou marcar aqui, vou fazer em rosa, circuladinho, o meu par solitário de elétrons, que também é uma região de densidade eletrônica. Mais uma vez, a gente vê que as nossas nuvens estão em uma geometria trigonal plana, então, a gente espera que o ângulo das ligações aqui seja de aproximadamente 120 graus, certo? Vou marcar aqui, de aproximadamente 120°. Mas, esta vai ser a geometria das nossas nuvens de elétrons, então, a gente vai checar as nossas regras de novo, a gente vai olhar de novo o checklist. Bom, a gente fez uma predição de geometria das nuvens e agora a gente tem que ignorar qualquer par solitário de elétrons para fazer a predição da geometria da nossa molécula, então, a geometria da molécula vai ser diferente da geometria das nuvens aqui. Então, a gente vai voltar no nosso desenho, e mesmo que as nuvens tenham essa geometria trigonal plana, a gente viu que o formato da molécula vai ser um formato meio angular, porque eu vou ter que ignorar isto aqui. Eu vou esquecer isto aqui e eu vou ter uma estrutura mais ou menos assim, eu vou ter uma estrutura angular. Esta vai ser a estrutura da nossa molécula, então, eu vou marcar aqui, angular. Ela vai ser angular, de novo, porque eu ignorei este par solitário de elétrons. Então, estes são dois exemplos de moléculas com 3 nuvens eletrônicas, e lembre-se que você tem que considerar tanto o número de nuvens eletrônicas que você tem, e, quando necessário, você tem que ignorar os pares solitários de elétrons para predizer a geometria da sua molécula.