Geometria molecular: o que é, tipos, exemplos e exercícios

A geometria molecular está relacionada à organização dos átomos dentro das moléculas e o tipo de geometria é fundamental para determinar suas características.

Antes de começarmos a revisar a geometria molecular, primeiro precisamos recordar o que são as ligações químicas. Elas são a união entre átomos para formar as substâncias. Basicamente sem as ligações químicas não haveria a formação de substâncias.

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1 Ligações químicas

2 Geometria molecular

3 Videoaula sobre geometria molecular

4 Exercícios sobre geometria molecular

Ligações químicas

Os átomos podem se unir por meio de 3 tipos de ligações químicas:

Ligação covalente: é o compartilhamento de elétrons entre átomos que querem ganhar elétrons.
Ligação iônica: transferência de elétrons entre átomos que querem perder e ganhar elétrons.
Ligação metálica: ocorre entre átomos que querem doar elétrons.

Como saber se um átomo quer ganhar ou doar elétrons?

A capacidade de um átomo de doar ou receber elétron depende da quantidade de elétrons que ele possui na camada de valência. Se ele tiver menos de 4 elétrons na camada de valência, ele tem a tendência de doar elétrons. Dizemos então que ele é um metal.

Já quando o átomo tem mais de 4 elétrons na camada de valência, ele tem a tendência de ganhar elétrons e dizemos que ele é um ametal.

Os 3 tipos de ligações faladas ali em cima contam com umas características especiais em relação aos metais e ametais:

ametal + ametal = ligação covalente

metal + ametal = ligação iônica

metal + metal = ligação metálica

Exemplos:

Sal de cozinha (NaCl): formado por átomos de elementos químicos metálico (Na = sódio) e ametálico (Cl = cloro). A ligação entre os dois é uma ligação iônica.

Geometria molecular

A geometria molecular explica como ocorre a organização espacial dos átomos dentro de uma molécula. Cada molécula apresenta uma forma geométrica característica da natureza das ligações e dos seus constituintes. O tipo de geometria de uma molécula é importante para identificar várias propriedades das substâncias.

Teoria da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência (TRPEV)

Para determinar o tipo de geometria molecular deve-se conhecer o princípio da teoria da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência, desenvolvida pelo cientista inglês Ronald James Gillespie.

Segundo esta teoria, o átomo central está rodeado por 2, 3, 4 ou mais pares de elétrons. Esses pares de elétrons existem ao redor do átomo central e orientam a geometria da molécula, prevendo ângulos entre as ligações e determinando a posição dos outros átomos em relação ao átomo central.

O átomo central determina a geometria da molécula, e para identificar qual elemento será considerado o átomo central, devem-se observar 2 enunciados:

Realiza o maior número de ligações dentro de uma molécula.
Se encontra em menor quantidade atômica.

Exemplo

Temos como exemplo a molécula de água: H₂O

O átomo central será o oxigênio, pois se encontra em menor quantidade atômica, e necessita de 2 ligações para se estabilizar. O hidrogênio necessita apenas de 1 ligação para se estabilizar.

H —————— O ——————— H

Tipos de geometria molecular

Vamos agora abordar os tipos de geometria molecular estudados pela Química.

Geometria linear

A geometria linear representa a forma como os átomos de uma molécula estão posicionados quando se encontram ligados. A geometria é linear pois apresenta aspecto em linha. Para que ocorra essa estrutura, a molécula pode se apresentar como:

I) molécula diatômica: possui 2 átomos iguais ou diferentes. Como exemplo podemos citar: Cl₂; H₂; HCl.

II) moléculas triatômicas: possuem 3 átomos e não deve sobrar elétrons ao redor do átomo central. Como exemplo temos o HCN (ácido cianídrico) formado por 3 átomos de elementos químicos diferentes, com as seguintes características:

Hidrogênio: apresenta número atômico igual a 1 (possui 1 elétron na camada de valência) e realiza apenas 1 ligação.
Carbono: possui 4 elétrons na camada de valência, assim, necessita realizar 4 ligações.
Nitrogênio: possui 5 elétrons na camada de valência, necessitando fazer 3 ligações.

O átomo central é o Carbono, pois realiza o maior número de ligações, ficando a fórmula estrutural do HCN:

Geometria angular

A geometria angular pode ser encontrada em moléculas triatômicas e que possuem no mínimo, 3 nuvens eletrônicas (representa o espaço que está à volta do núcleo e onde os elétrons se movem. É a zona de probabilidade de encontrar os elétrons) no átomo central.

Como exemplo temos a molécula da água. Na estrutura da água temos 3 átomos: 2 hidrogênios e 1 oxigênio. O átomo central é o oxigênio, pois realiza mais ligações (2). O hidrogênio só realiza 1 ligação. O oxigênio possui 6 elétrons na camada de valência e usa apenas 2 nas ligações. Portanto, sobram 2 pares de elétrons ao redor do átomo central.

geometria molecular da água — Fonte: mundoeducacao.bol.uol.com.br

Geometria trigonal plana ou triangular

A geometria trigonal plana ou triangular ocorre em moléculas formadas por 4 átomos, não sobrando pares de elétrons para serem compartilhados.

Como exemplo temos o BF₃. O átomo central é o Boro, que tem 3 eletrons na camada de valência. O flúor possui 7 elétrons na camada de valência. Assim não sobra pares de elétrons para serem compartilhados.

geometria triangular — Fonte: mundoeducacao.bol.uol.com.br

Geometria piramidal

A geometria piramidal ocorre em moléculas formadas por 4 átomos, com par de elétrons não compartilhados, ou seja, não usados na ligação. Como exemplo temos a molécula de amônia; NH₃.

O átomo central é o nitrogênio, que possui 5 elétrons na camada de valência. O hidrogênio possui 1 elétron apenas.

Geometria tetraédrica

A geometria tetraédrica ocorre em moléculas formadas por 5 átomos, como exemplo temos o metano: CH4. O carbono possui 4 elétrons na camada de valência, sendo o átomo central. Ele usa os 4 elétrons, não sobrando elétrons.

Vamos ver um quadro com um resumo dos tipos de geometria molecular:

Videoaula sobre geometria molecular

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Caso o tema da geometria molecular esteja muito simples para você, preparamos uma aula avançada! Assista e entenda mais sobre o processo da geometria molecular.

Exercícios sobre geometria molecular

Sobre o(a) autor(a):

Texto elaborado por Roseli Prieto, professora de Química e Biologia da rede estadual de São Paulo. Já atuou em diversas escolas públicas e privadas de Santos (SP). É Gestora Ambiental e Especialista em Planejamento e Gestora de cursos a distância.