UPF Prova de verão 2012
Moléculas como a água (H2O) e a amônia (NH3) apresentam polaridade acentuada, no entanto moléculas como (BeCl2) e (BCl3) são apolares. A explicação para esse comportamento se encontra centrada na forma como ocorre a disposição dos átomos ligantes em torno do átomo central, sendo que a forma geométrica da molécula irá depender da configuração eletrônica do átomo central.
Com relação às moléculas citadas, assinale a alternativa correta.
A molécula de água apresenta geometria linear com o átomo de oxigênio no centro e formando um ângulo de 180° com os dois átomos de hidrogênio, ao passo que a amônia apresenta geometria trigonal com ângulo de 104°5’ entre os átomos de hidrogênio, nitrogênio e hidrogênio.
A molécula de amônia apresenta geometria trigonal com o átomo de nitrogênio no centro e formando ângulos de 120° com os átomos de hidrogênio, ao passo que a molécula de água apresenta geometria linear com ângulo de 180° entre os átomos de hidrogênio, oxigênio e hidrogênio.
A molécula de amônia apresenta geometria piramidal com o átomo de nitrogênio no centro e formando ângulos de 107° com os átomos de hidrogênio, ao passo que a molécula de água apresenta geometria angular com ângulo de 104°5’ entre os átomos de hidrogênio, oxi gênio e hidrogênio.
A molécula de amônia apresenta geometria piramidal com o átomo de nitrogênio no centro e formando ângulos de 109°28’ com os átomos de hidrogênio, ao passo que a molécula de água apresenta geometria linear com ângulo de 104°5’ entre os átomos de hidrogênio, oxigênio e hidrogênio.
A molécula de água apresenta geometria angular com o átomo de oxigênio formando um ângulo de 104°5’ com os dois átomos de hidrogênio, ao passo que a molécula de amônia apresenta geometria trigonal com ângulo de 120° entre os átomos de hidrogênio, nitrogênio e hidrogênio.
Resolução
Para decidir qual alternativa descreve corretamente as geometrias e os ângulos em \(\text{H}_2\text{O}\) e \(\text{NH}_3\), aplicamos o modelo VSEPR (“Repulsão dos Pares de Elétrons da Camada de Valência”):
- Contar pares eletrônicos ao redor do átomo central (ligantes + pares isolados).
- Prever a geometria eletrônica (tetraédrica, trigonal planar etc.).
- Derivar a geometria molecular (forma real), ignorando pares isolados na descrição da forma.
1. Molécula de água (\(\text{H}_2\text{O}\))
- Átomo central: O (6 elétrons de valência).
- Faz duas ligações σ O–H → 2 pares ligantes.
- Restam 2 pares isolados.
- Total = 4 pares eletrônicos → geometria eletrônica tetraédrica.
- Com 2 pares isolados, a forma molecular é angular (ou dobrada).
- Os pares isolados comprimem o ângulo, baixando de 109°28’ (tetraedro perfeito) para ≈ 104°30’.
2. Molécula de amônia (\(\text{NH}_3\))
- Átomo central: N (5 elétrons de valência).
- Três ligações σ N–H → 3 pares ligantes.
- Um par isolado.
- Total = 4 pares eletrônicos → geometria eletrônica tetraédrica.
- Com 1 par isolado, a forma molecular é piramidal trigonal.
- Repulsão do par isolado reduz o ângulo para ≈ 107° (menor que 109°28’).
3. Análise das alternativas
Somente a alternativa C descreve:
- \(\text{NH}_3\): geometria piramidal, ângulo ~107°.
- \(\text{H}_2\text{O}\): geometria angular, ângulo ~104°30’.
Logo, a alternativa correta é C.
Dicas
Erros Comuns
Conceitos-chave
- Modelo VSEPR: pares de elétrons (ligantes ou isolados) repelem-se e adotam a disposição espacial que minimiza a repulsão.
- Geometria eletrônica vs. molecular: a primeira considera todos os pares; a segunda ignora pares isolados para nomear a forma.
- Ângulos de referência:
- Linear: 180°.
- Trigonal planar: 120°.
- Tetraédrica: 109°28’.
- Polaridade: moléculas com vetores momento dipolar resultante ≠ 0 (como \(\text{H}_2\text{O}\) e \(\text{NH}_3\)) são polares; formas simétricas (\(\text{BeCl}_2\), \(\text{BCl}_3\)) podem ser apolares.
