Exemplos de preguntas sobre formas moleculares
Pengantar
A química é o estudo do comportamento da materia e os cambios que sofre. Un concepto importante en química é comprender a forma molecular. A forma molecular inflúe nas propiedades físicas e químicas dos compostos, como o punto de fusión, o punto de ebulición e a presión de vapor. A forma molecular tamén xoga un papel crucial á hora de determinar as reaccións químicas que se producen neses compostos. A teoría máis utilizada para explicar a forma molecular é a teoría da RPECV (repulsión de pares de electróns da capa de valencia). Neste artigo, discutiremos varios exemplos de problemas relacionados coa forma molecular e como se pode aplicar a teoría da RPECV para resolvelos.
Teoría da RPECV
A teoría da RPECV é unha teoría empregada para determinar a forma das moléculas baseándose na repulsión dos pares de electróns arredor do átomo central. Segundo esta teoría, os pares de electróns disponse de tal xeito que a repulsión entre eles se minimiza. Isto fai que a molécula adopte unha forma específica e predicible. Estes pares de electróns inclúen os pares de electróns de enlace (PEB) e os pares de electróns solitarios (PEL).
Algunhas das formas moleculares producidas adoitan ser:
1. Lineal
2. Planar trigonal
3. Tetraédrico
4. Bipiramidal trigonal
5. Octaédrico
6. Dobrado (dobrado)
7. Balancín
8. En forma de T
9. Planar cadrado
10. Piramidal cadrada
A continuación, vexamos algúns exemplos de preguntas e os seus debates.
Pregunta de exemplo 1: Determinación da forma das moléculas de CH4
Pregunta:
Determina a forma molecular do metano (CH4) usando a teoría da RPECV.
Debate:
1. Determina a estrutura de Lewis:
– Átomo central: C (carbono)
– O carbono ten 4 electróns de valencia.
– Os átomos de hidróxeno teñen 1 electrón de valencia cada un.
– Total de electróns de valencia = 4 (C) + 4 x 1 (H) = 8 electróns de valencia.
A estrutura de Lewis do CH4 mostra un carbono no centro con catro átomos de hidróxeno formando enlaces simples (sigma) co átomo de carbono. Non hai pares de electróns solitarios no átomo de carbono.
2. Conta de pares de electróns:
– PEI: Hai 4 enlaces, todos os cales son pares de electróns de enlace.
– PEB: Non hai pares de electróns solitarios.
3. Identificación de formas moleculares:
– Cun total de 4 PEI e 0 PEB, a distribución de electróns arredor do átomo central adoptará unha forma que minimiza a repulsión.
– A forma coa distribución máis afastada é a tetraédrica.
Entón, a forma da molécula de CH4 é tetraédrica cun ángulo de enlace duns 109.5 graos.
Exemplo de pregunta 2: Determinación da forma molecular do NH3
Pregunta:
Determina a forma molecular do amoníaco (NH3) usando a teoría da RPECV.
Debate:
1. Determina a estrutura de Lewis:
– Átomo central: N (nitróxeno).
– O nitróxeno ten 5 electróns de valencia.
– Os átomos de hidróxeno teñen 1 electrón de valencia cada un.
– Total de electróns de valencia = 5 (N) + 3 x 1 (H) = 8 electróns de valencia.
A estrutura de Lewis do NH3 mostra nitróxeno no centro con tres átomos de hidróxeno formando enlaces simples (sigma) co átomo de nitróxeno e un par solitario de electróns no nitróxeno.
2. Conta de pares de electróns:
– PEI: Hai 3 enlaces, todos os cales son pares de electróns de enlace.
– PEB: Hai 1 par de electróns solitario.
3. Identificación de formas moleculares:
– Cun total de 3 PEI e 1 PEB, a distribución de electróns arredor do átomo central adoptará unha forma que minimiza a repulsión.
– A forma coa distribución axeitada é piramidal trigonal.
Entón, a forma da molécula de NH3 é piramidal trigonal cun ángulo de enlace lixeiramente inferior a 109.5 graos debido á repulsión do par de electróns solitarios máis forte.
Exemplo de pregunta 3: Determinación da forma das moléculas de H2O
Pregunta:
Determina a forma da molécula de auga (H2O) usando a teoría da RPECV.
Debate:
1. Determina a estrutura de Lewis:
– Átomo central: O (osíxeno).
– O osíxeno ten 6 electróns de valencia.
– Os átomos de hidróxeno teñen 1 electrón de valencia cada un.
– Total de electróns de valencia = 6 (O) + 2 x 1 (H) = 8 electróns de valencia.
A estrutura de Lewis do H₂O mostra o osíxeno no centro con dous átomos de hidróxeno formando enlaces simples (sigma) co átomo de osíxeno e dous pares de electróns solitarios no osíxeno.
2. Conta de pares de electróns:
– PEI: Hai 2 enlaces, todos os cales son pares de electróns de enlace.
– PEB: Hai 2 par de electróns solitario.
3. Identificación de formas moleculares:
– Cun total de 2 PEI e 2 PEB, a distribución de electróns arredor do átomo central adoptará unha forma que minimiza a repulsión.
– A forma coa distribución axeitada é Curvada.
Entón, a forma da molécula de H2O está curvada cun ángulo de enlace duns 104.5 graos.
Exemplo de pregunta 4: Determinación da forma molecular do PCl5
Pregunta:
Determinar a forma molecular do pentacloruro de fósforo (PCl5) usando a teoría da RPECV.
Debate:
1. Determina a estrutura de Lewis:
– Átomo central: P (fósforo).
– O fósforo ten 5 electróns de valencia.
– O cloro ten 7 electróns de valencia cada un.
– Total de electróns de valencia = 5 (P) + 5 x 7 (Cl) = 40 electróns de valencia.
A estrutura de Lewis do PCl5 mostra o fósforo no centro con cinco átomos de cloro formando enlaces simples (sigma) co átomo de fósforo. Non hai pares de electróns solitarios no fósforo.
2. Conta de pares de electróns:
– PEI: Hai 5 enlaces, todos os cales son pares de electróns de enlace.
– PEB: Non hai pares de electróns solitarios.
3. Identificación de formas moleculares:
– Cun total de 5 PEI e 0 PEB, a distribución de electróns arredor do átomo central adoptará unha forma que minimiza a repulsión.
– A forma coa distribución axeitada é a bipiramidal trigonal.
Entón, a forma da molécula de PCl5 é bipiramidal trigonal con ángulos de enlace de 90° e 120°.
Exemplo de pregunta 5: Determinación da forma das moléculas de SF6
Pregunta:
Determinar a forma molecular do hexafluoruro de xofre (SF6) usando a teoría da RPECV.
Debate:
1. Determina a estrutura de Lewis:
– Átomo central: S (xofre).
– O xofre ten 6 electróns de valencia.
– O flúor ten 7 electróns de valencia cada un.
– Total de electróns de valencia = 6 (S) + 6 x 7 (F) = 48 electróns de valencia.
A estrutura de Lewis do SF6 mostra xofre no centro con seis átomos de flúor formando enlaces simples (sigma) co átomo de xofre. Non hai pares de electróns solitarios no xofre.
2. Conta de pares de electróns:
– PEI: Hai 6 enlaces, todos os cales son pares de electróns de enlace.
– PEB: Non hai pares de electróns solitarios.
3. Identificación de formas moleculares:
– Cun total de 6 PEI e 0 PEB, a distribución de electróns arredor do átomo central adoptará unha forma que minimiza a repulsión.
– A forma coa distribución axeitada é octaédrica.
Entón, a forma da molécula de SF6 é octaédrica cun ángulo de enlace de 90°.
Conclusión
Comprender a forma molecular é fundamental para explicar moitas das propiedades químicas e físicas dun composto. A teoría da RPECV proporciona unha forma eficaz de predicir a súa xeometría baseándose en cálculos de enlaces e pares solitarios. En cada un dos exemplos discutidos, o proceso implica determinar a estrutura de Lewis, calcular os pares de electróns e, finalmente, identificar a forma molecular máis axeitada. Coa práctica regular, calquera pode adquirir experiencia no uso da teoría da RPECV para determinar a forma molecular.
