Geometria molecular

A geometria molecular estuda a disposição espacial dos átomos em uma molécula e como isso afeta as propriedades da mesma. Para isso, considera-se as propriedades físicas e químicas de um determinado composto. No decorrer da matéria, confira a definição do conceito, tipos, exemplos e videoaulas.

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O que é geometria molecular?

A geometria molecular consiste na forma espacial que uma molécula adquire quando seus átomos formam ligações. Nessa união, ocorre uma organização das espécies ao redor do átomo central (no caso de três átomos ou mais), resultando em uma molécula que parece uma figura geométrica.

A forma estrutural de um composto é importante, pois está associada a sua polaridade e as suas propriedades físicas e químicas. Como consequência, a geometria molecular também influencia no modo como as moléculas interagem entre si. Isso inclui os sistemas biológicos – alguns compostos interagem exclusivamente com receptores específicos devido à estrutura tridimensional da molécula.

Por que ocorre geometria molecular?

A geometria molecular é resultado da repulsão entre os pares de elétrons ao redor dos átomos: os pares ligantes e os não ligantes se repelem. Essa organização leva à formação de um composto mais estável, pois minimiza a energia necessária para manter os átomos unidos. Caso contrário, o efeito de repulsão rompiria as ligações facilmente.

Tipos de geometria molecular

De acordo com a quantidade de pares de elétrons ligantes e não ligantes ao redor do átomo central, uma molécula pode assumir alguns tipos de conformação, como apresentados na imagem. Abaixo, confira detalhes sobre cada tipo de geometria.

Linear

Ocorre em moléculas que apresentam fórmula molecular do tipo A₂ ou em compostos do tipo AB₂. No primeiro caso, como existem apenas dois átomos ligados, a menor distância entre dois pontos é uma reta. Já o segundo caso ocorre quando o átomo central não apresenta pares eletrônicos não ligantes.

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Angular

Compostos com fórmula molecular do tipo AB₂ podem apresentar essa geometria. Diferentemente do caso anterior, quando o átomo central possui um ou mais pares eletrônicos não ligantes, a molécula tende a sofrer uma curvatura devido ao efeito de repulsão entre os pares de elétrons.

Trigonal plana

Esse tipo de geometria pode ser encontrado em moléculas com fórmula AB₃, na qual o átomo central não possui pares de elétrons não ligantes. Dessa forma, os átomos ligantes tendem a ficar afastados entre si ao máximo, minimizando os efeitos de repulsão. A configuração da molécula assume o formato de um triângulo.

Piramidal

Também é encontrada em compostos com fórmula AB₃, porém, nesse caso, o átomo central possui um par eletrônico não ligante. Assim, o efeito de repulsão desse par eletrônico sobre aqueles que formam a ligação provoca uma curvatura no plano em que os átomos ligantes se encontram. O resultado é uma estrutura que se parece com uma pirâmide de base triangular.

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Tetraédrica

Quando não há pares eletrônicos não ligantes ao redor do átomo central, moléculas do tipo AB₄ podem apresentar geometria tetraédrica. Então, os átomos ligantes tendem a ficar distantes entre si. O resultado desse efeito é uma forma geométrica semelhante a um tetraédro.

Bipiramidal trigonal

Assim como o nome sugere, trata-se de uma conformação que se assemelha a uma figura formada por duas pirâmides unidas pela base, com formato triangular. Ela ocorre em compostos que apresentam fórmula do tipo AB₅. Além disso, o átomo central não possui pares de elétrons não ligantes.

Octaédrica

É um tipo de geometria comum em espécies que apresentam fórmula molecular do tipo AB₆. Assim como no caso anterior, a figura associada a essa geometria é um octaedro, que consiste em dois tetraedros unidos pela base.

Esses são os casos mais comuns de geometria molecular e descrevem o formato da maioria dos compostos químicos, mais especificamente daqueles formados por ligações de caráter covalente.

Exemplos de geometria molecular

Confira exemplos de geometria molecular relacionados aos compostos mais conhecidos, comparando as semelhanças e diferenças entre eles. É comum se deparar com esses casos em questões de vários concursos públicos ou provas de vestibular.

Dióxido de carbono (CO₂)

Consiste em uma molécula com fórmula do tipo AB₂, na qual não há nenhum par eletrônico não ligante ao redor do átomo central (carbono). Por consequência, a molécula assume geometria linear.

Água (H₂O)

Assim como no caso anterior, a fórmula do composto é AB₂, contudo a geometria dessa espécie não é linear, mas, sim, angular. O átomo de oxigênio possui dois pares de elétrons não ligantes, promovendo a repulsão entre pares ligantes e não ligantes, bem como curvando as ligações entre oxigênio e hidrogênio para baixo.

Sulfeto de hidrogênio (H₂S)

Também com fórmula do tipo AB₂, o enxofre pertence a mesma família do oxigênio, ou seja, tem dois pares de elétrons não ligantes ao seu redor. Como consequência, o composto assume geometria angular.

Amônia (NH₃)

Com fórmula AB₃, a molécula de amônia assume geometria piramidal, pois o átomo de nitrogênio possui um par de elétrons não ligante. Assim, força os pares de elétrons ligantes para baixo, resultando em algo parecido com uma pirâmide de base trigonal.

Metano (CH₄)

Um dos hidrocarbonetos mais simples, a molécula de metane possui fórmula do tipo AB₄ e tem geometria tetraédrica. O átomo de carbono não contém pares de elétrons não ligantes, desse modo, os átomos de hidrogênio conseguem se organizarem para ficarem distantes entre si.

É comum encontrar um padrão entre os compostos, como no caso da água e do sulfeto de hidrogênio. Essa tendência é decorrente das propriedades periódicas dos elementos e ocorre quando os elementos pertencem à mesma família.

Vídeos sobre geometria molecular e como identificá-la

Para identificar a geometria que um composto pode assumir, é necessário conhecer outras características da molécula como a família e o período em que os átomos dessa estrutura se localizam na tabela periódica. Além disso, saber o tipo de ligação entre os átomos também contribui para elucidar a sua forma espacial. Abaixo confira uma seleção de videoaulas:

Pontos importantes sobre geometria molecular

Em uma aula bem descontraída, o professor apresenta um passo a passo para auxiliar a identificar a geometria dos compostos. Um destaque importante a ser feito é em relação à distribuição eletrônica do elemento, que pode ser determinada pela sua família.

Resumo: geometria molecular

Nessa aula, você aprenderá sobre a relação entre a matemática e a química por meio da geometria. Para discutir sobre a forma espacial das moléculas, usa-se a “teoria da repulsão das nuvens eletrônicas”. Acompanhe o vídeo!

Revisão sobre geometria molecular

Essa aula retoma e complementa tópicos estudados no decorrer da matéria, incluindo mais exemplos de compostos. O professor foca no conceito de nuvem eletrônica e a sua contribuição para a configuração da molécula.

O segredo para elucidar o arranjo de uma molécula consiste em analisar a quantidade de átomos que a formam e a quantidade de elétrons que circundam o átomo central. Aproveite para aprender sobre outras ligações químicas.

Referências