Geometria Molecular e Cálculo Estequiométrico


Uma vez conhecida a estrutura de Lewis de uma mo­lécula (fórmula eletrônica), é possível prever sua geome­tria, ou seja:

•   a orientação dos demais átomos ao redor do núcleo central;
•   o ângulo entre as ligações formadas por um átomo central;
•   o formato (geometria) da molécula, usando os termos linear, angular, piramidal, tetraédrica, etc.

Para que isso seja possível, é necessário conhecer a teoria da repulsão dos pares eletronicos da camada de valência, que diz o seguinte: Os pares eletronicos que envolvem um átomo central repelem-se mutuamente e orientam-se de tal modo que devem ficar o mais afastado possível.

Geometria Molecular

Conclusão:

A molécula BeF2 apresenta geometria linear, e o ân­gulo entre as ligações é de 180°. Observação: Para se determinar a geometria das moléculas que serão mostradas a seguir, repetiremos os passos seguidos no caso do BeF2. • Um átomo central contendo 3 pares de elétrons ao seu redor.

Vejamos alguns casos:

• Um átomo central contendo 2 pares de elétrons ao seu redor. Exemplo: BeF2
1° passo: Montar a fórmula eletrônica e contar os pares de elétrons ao redor do átomo central. Veja: 2 pares
2° passo: Orientar os pares de modo que eles fi­quem o mais afastado possível. No caso, o maior afasta­mento possível entre dois pares implica uma orientação linear com ângulos de 180°. Um átomo central contendo 4 pares de elétrons ao seu redor.
3°. passo: Os pares de elétrons dispostos ao redor do núcleo central orientam a geometria, porém quem determina a geometria da molécula é a posição. O

Observação:

Cada par de elétrons ao redor do átomo central corresponde a:
•   1 ligação covalente simples = 1 par de elétrons
•   1 ligação covalente dativa = 1 par de elétrons
•   1 ligação covalente dupla = 1 par de elétrons
•   1 ligação covalente tripla = 1 par de elétrons

Exemplo:

Determine a geometria da molé­cula H – C = O. l H

Resolução: Como ao redor do átomo central (C) existem 3 pares de elétrons, podemos dizer que eles se orientam de forma triangular. Assim, , de acordo com a orientação dos pa­res e a posição dos núcleos, a geo­metria da molécula é triangular.

Cálculo Estequiométrico

Recordando a Sequência Utilizada na Resolução de Problemas

Nenhuma quantidade pode­rá ser calculada sem que seja an­tecipadamente conhecida a pro­porção inicial. Para descobri-la, devem-se se­guir os seguintes passos:
1° passo: montar a equação en­volvida na questão;
2° passo: determinar os coefi­cientes da equação (balanceamento);
3° passo: relacionar cada coefi­ciente com a quantidade em móis das substâncias participantes da equa­ção;
4° passo: conhecida a propor­ção em móis e as massas molares, é possível, em função dos dados e da leitura atenta do problema, transfor­má-la na unidade requerida, como, por exemplo, massa, volume, molé­culas, etc., para cada um dos partici­pantes da equação.

Veremos a seguir, por meio de alguns exemplos, como isso ocorre.

1° Exemplo:

Gás nitrogênio reage com gás hidrogênio nas CNTP, produzindo gás amônia segundo. Efetuando duas regras de três, teremos x = 33,6 L e y = 67,2 L.

Conclusão: O volume de N2(g) necessário para reagir com 9 g de H2(g) é de 33,6 L, e o volume de NH3(g) formado na reação é de 67,2 L.

2° Exemplo:

Álcool etílico, quando submetido a combustão completa, produz gás carbônico e água segundo a equação:

1C2H5OH(e) + 302(g) -» 2C02(g) + 3H20(e)

Para a combustão completa de 138 g de álcool etílico, calcule:
a) a massa total de oxigénio consumida;
b) o volume de CO2(g) produzido a 27°C e 1 atm de pressão;
c) o número de moléculas de H2O(t) formado. Dados:

Massas molares em g/mol: C = 12;H = 1;O = 16

Volume molar a 27°C e 1 atm = 24,6 L

Resolução:

Como a equação foi dada e balanceada, o 1° e 2° passos estão prontos:

1° e 2° passos:
3H0
2(e)
1C2H5OH(e) + 302(g) -» 2C02(g)
3° passo:

proporção extraída da linguagem do problema

N2(g) + H2(g)^NH3(g)

Calcule o volume de N2(g) neces­sário para reagir com 9 g de H2(g). Calcule também o volume de NH3(g) produzido. Dados:

Massas molares em g/mol: N2 = 28; H2 = 2;NH3 = 17 Volume molar nas CNTP = 22,4 L Resolução:

Efetuando três regras de três, obteremos os seguintes valores: x = 288 g, y = 147,6 L; z = 5,4 . 1024 moléculas

Cuidado! O volume molar não está nas CNTP