Geometria molecular

Geometria molecular é o estudo de como os átomos estão distribuídos espacialmente em uma molécula. Esta pode assumir várias formas geométricas, dependendo dos átomos que a compõem. As principais classificações são linear, angular, trigonal plana, piramidal e tetraédrica.

Para se determinar a geometria de uma molécula, é preciso conhecer a teoria da repulsão dos pares eletrónicos da camada de valência.

Teoria da repulsão dos pares eletrônicos

Baseia-se na idéia de que pares eletrônicos da camada de valência de um átomo central, estejam fazendo Ligação química ou não, se comportam como nuvens eletrônicas que se repelem, ficando com a maior distância angular possível uns dos outros. Uma nuvem eletrônica pode ser representada por uma ligação simples, dupla, tripla ou mesmo por um par de elétrons que não estão a fazer ligação química. Essa teoria funciona bem para moléculas do tipo ABx, em que A é o átomo central e B é chamado elemento ligante. De acordo com essa teoria, os pares de elétrons da camada de valência do átomo central (A) se repelem, produzindo o formato da molécula.

Assim, se houver 2 nuvens eletrônicas ao redor de um átomo central, a maior distância angular que elas podem assumir é 180 graus. No caso de três nuvens, 120 graus etc., sendo que é de extrema importância analisar se a ligação é covalente ou iônica.

A ligação H2O é polar e os átomos separados são muito eletronegativos; a geometria molecular da água é angular, pois existe uma alta repulsão eletrônica entre os dois pares de elétrons livres no oxigênio e a ligação. A fim de conhecimento, a ligação H O é extremamente eletronegativa.

Tipos de geometria molecular

Existe a geometria angular; geometria piramidal trigonal; e a geometria tetraédrica, depois existem a geometria linear que é composta pela ligação covalente simples, ligação covalente dupla e ligação covalente tripla.

• Linear: Acontece em toda molécula biatômica (que possui dois átomos) ou em toda molécula em que o átomo central possui no máximo duas nuvens eletrónicas em sua camada de valência. Exemplo: Ácido clorídrico (HCl) e gás carbônico (CO₂).

• Trigonal plana ou triangular: Acontece somente quando o átomo central tem três nuvens eletrónicas em sua camada de valência. Estas devem fazer ligações químicas, formando um ângulo de 120 graus entre os átomos ligados ao átomo central. Obs: caso duas das nuvens eletrónicas forem de ligações químicas e uma de elétrons não ligantes a geometria é angular, como descrita abaixo. O ângulo é de 120º

• Angular: Acontece quando o átomo central tem três ou quatro nuvens eletrônicas em sua camada de valência. No caso de três, duas devem estar fazendo ligações químicas e uma não, formando um ângulo de 120 graus entre os átomos ligantes. Quando há quatro nuvens, duas devem fazer ligações químicas e duas não, formando um ângulo de 104° 34' (104,45°) entre os átomos.

• Tetraédrica: Acontece quando há quatro nuvens eletrónicas na camada de valência do átomo central e todas fazem ligações químicas. O átomo central assume o centro de um tetraedro regular. Ângulo de 109º 28'

• Piramidal: Acontece quando há quatro nuvens eletrônicas na camada de valência do átomo central, sendo que três fazem ligações químicas e uma não. Os três átomos ligados ao átomo central não ficam no mesmo plano. O ângulo é de 107°. O exemplo mais citado é o açúcar do macarrão

• Bipiramidal: Acontece quando há cinco nuvens eletrónicas na camada de valência do átomo central, todas fazendo ligação química. O átomo central assume o centro de uma bipiramide trigonal, sólido formado pela união de dois tetraedros por uma face comum. Como exemplo cita-se a molécula PCl₅. Os ângulos entre as ligações são 120 graus e 90 graus.

• Octaédrica: Acontece quando há seis nuvens eletrónicas na camada de valência do átomo central e todas fazem ligações químicas formando ângulos de 90 graus e 180 graus.

• Moléculas formadas por 2 átomos - Conformação Linear:

Ex1: F2:(7x2)= 14 elétrons:

F-F Geometria: Linear

Ex2: HCl:(1+7)= 8 elétrons:

H-Cl Geometria: Linear

• Moléculas formadas por 3 átomos:

- Quando o átomo central NÃO possui par de elétrons livre:

Ex1: CO2: 4+(6x2)= 4+12= 16 elétrons:

O=C=O Geometria: Linear

• Moléculas formadas por 4 átomos:
  • Quando possui um par de elétron não -ligantes:

Piramidal, exemplo:NH₃

• • Caso ao contrário:

Trigonal Plana,exemplo:BF₃

• Moléculas formadas por 5 átomos:

-Quando possui um par de elétrons não ligantes: Gangorra, exemplo SF₄ -Caso contrário: Tetraédrica.Exemplo:CH₄

A Geometria Angular

Exemplo: É o caso da água ( H2O )

O          
          / \
         H   H

Na geometria angular como dito anteriormente, caracteriza-se por 4 nuvens eletrônicas na molécula onde duas não fazem ligação química ou três nuvens e duas não ligam. São características observadas acima.

Curiosidade: O ângulo entre as moléculas de H e O correspondem em torno de 180°a 200°.

Tabela de geometria molecular

Domínios eletrônicos	D.E. ligantes	D.E. não ligantes	Geometria	Ângulo das ligações	Exemplo	Imagem
2	2	0	linear	180°	CO2
3	3	0	trigonal plana	120°	BF3
3	2	1	angular	120° (119°)	SO2
4	4	0	tetraédrica	109.5°	CH4
4	3	1	piramidal	109.5° (107.5°)	NH3
4	2	2	angular	109.5° (104.5°)	H2O
5	5	0	bipiramidal trigonal	90°, 120°	PCl5
5	4	1	gangorra	180°, 120° (173.1°, 101.6°)	SF4
5	3	2	forma de T	90°, 180° (87.5°, < 180°)	ClF3
5	2	3	linear	180°	XeF2
6	6	0	octaédrica	90°	SF6
6	5	1	piramidal quadrada	90° (84.8°)	BrF5
6	4	2	quadrada plana	90°	XeF4
7	7	0	bipiramidal pentagonal	90°, 72°	IF7

fontes de pesquisa ( http://pt.wikipedia.org )

tabela periódica

A tabela periódica dos elementos químicos é a disposição sistemática dos elementos, na forma de uma tabela, em função de suas propriedades. São muito úteis para se preverem as características e tendências dos átomos. Permite, por exemplo, prever o comportamento de átomos e das moléculas deles formadas, ou entender porque certos átomos são extremamente reativos enquanto outros são praticamente inertes. Permite prever propriedades como eletronegatividade, raio iônico, energia de ionização.

História

A tabela periódica consiste num ordenamento dos elementos conhecidos de acordo com as suas propriedades físicas e químicas, em que os elementos que apresentam as propriedades semelhantes são dispostos em colunas. Este ordenamento foi proposto pelo químico russoDmitri Mendeleiev , substituindo o ordenamento pela massa atômica. Ele publicou a tabela periódica em seu livro Princípios da Química em1869, época em que eram conhecidos apenas cerca de 60 elementos químicos.

Em 1789, Antoine Lavoisier publicou uma lista de 33 elementos químicos. Embora Lavoisier tenha agrupado os elementos em gáses,metais, não-metais e terras, os químicos passaram o século seguinte à procura de um esquema de construção mais precisa. Em 1829,Johann Wolfgang Döbereiner observou que muitos dos elementos poderiam ser agrupados em tríades (grupos de três) com base em suas propriedades químicas. Lítio, sódio e potássio, por exemplo, foram agrupados como sendo metais suaves e reativos. Döbereiner observou também que, quando organizados por peso atômico, o segundo membro de cada tríade tinha aproximadamente a média do primeiro e do terceiro. Isso ficou conhecido como a lei das tríades.^{[carece de fontes]} O químico alemão Leopold Gmelin trabalhou com esse sistema e por volta de 1843 ele tinha identificado dez tríades, três grupos de quatro, e um grupo de cinco. Jean Baptiste Dumas publicou um trabalho em 1857 descrevendo as relações entre os diversos grupos de metais. Embora houvesse diversos químicos capazes de identificar relações entre pequenos grupos de elementos, não havia ainda um esquema capaz de abranger todos eles.

O químico alemão August Kekulé havia observado em 1858 que o carbono tem uma tendência de ligar-se a outros elementos em uma proporção de um para quatro. O metano, por exemplo, tem um átomo de carbono e quatro átomos de hidrogênio. Este conceito tornou-se conhecido como valência. Em 1864, o também químico alemão Julius Lothar Meyer publicou uma tabela com os 49 elementos conhecidos organizados pela valência. A tabela revelava que os elementos com propriedades semelhantes frequentemente partilhavam a mesma valência.

O químico inglês John Newlands publicou uma série de trabalhos em 1864 e 1865 que descreviam sua tentativa de classificar os elementos: quando listados em ordem crescente de peso atômico, semelhantes propriedades físicas e químicas retornavam em intervalos de oito, que ele comparou a oitavas de músicas. Esta lei das oitavas, no entanto, foi ridicularizada por seus contemporâneos.

O professor de química russo Dmitri Ivanovich Mendeleiev e Julius Lothar Meyer publicaram de forma independente as suas tabelas periódicas em 1869 e 1870, respectivamente. Ambos construíram suas tabelas de forma semelhante: listando os elementos de uma linha ou coluna em ordem de peso atômico e iniciando uma nova linha ou coluna quando as características dos elementos começavam a se repetir. O sucesso da tabela de Mendeleiev surgiu a partir de duas decisões que ele tomou: a primeira foi a de deixar lacunas na tabela quando parecia que o elemento correspondente ainda não tinha sido descoberto. Mendeleiev não fora o primeiro químico a fazê-lo, mas ele deu um passo adiante ao usar as tendências em sua tabela periódica para predizer as propriedades desses elementos em falta, como o gálio e o germânio. A segunda decisão foi ocasionalmente ignorar a ordem sugerida pelos pesos atômicos e alternar elementos adjacentes, tais como o cobalto e oníquel,para melhor classificá-los em famílias químicas. Com o desenvolvimento das teorias deestrutura atômica, tornou-se aparente que Mendeleev tinha, inadvertidamente, listado os elementos por ordem crescente de número atômico.

Com o desenvolvimento da modernas teorias mecânica quânticas de configuração de eletrons dentro de átomos, ficou evidente que cada linha (ou período) na tabela correspondia ao preenchimento de um nível quântico de elétrons. Na tabela original de Mendeleiev, cada período tinha o mesmo comprimento. No entanto, porque os átomos maiores têm sub-níveis, tabelas modernas têm períodos cada vez mais longos na parte de baixo da tabela.

Em 1913, através do trabalho do físico inglês Henry G. J. Moseley, que mediu as frequências de linhas espectrais específicas de raios X de um número de 40 elementos contra a carga do núcleo (Z), pôde-se identificar algumas inversões na ordem correta da tabela periódica, sendo, portanto, o primeiro dos trabalhos experimentais a ratificar o modelo atômico de Bohr. O trabalho de Moseley serviu para dirimir um erro em que a Química se encontrava na época por desconhecimento: até então os elementos eram ordenados pela massa atômica e não pelo número atômico.

Nos anos que se seguiram após a publicação da tabela periódica de Mendeleiev, as lacunas que ele deixou foram preenchidas quando os químicos descobriram mais elementos químicos. O último elemento de ocorrência natural a ser descoberto foi o frâncio (referido por Mendeleiev como eka-césio) em 1939. A tabela periódica também cresceu com a adição de elementos sintéticos e transurânicos. O primeiro elemento transurânico a ser descoberto foi o netúnio, que foi formado pelo bombardeamento de urânio com nêutrons num ciclotronem 1939.

Estrutura da tabela periódica

Grupo #

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Período

1

1 H

2 He

2

3 Li

4 Be

5 B

6 C

7 N

8 O

9 F

10 Ne

3

11 Na

12 Mg

13 Al

14 Si

15 P

16 S

17 Cl

18 Ar

4

19 K

20 Ca

21 Sc

22 Ti

23 V

24 Cr

25 Mn

26 Fe

27 Co

28 Ni

29 Cu

30 Zn

31 Ga

32 Ge

33 As

34 Se

35 Br

36 Kr

5

37 Rb

38 Sr

39 Y

40 Zr

41 Nb

42 Mo

43 Tc

44 Ru

45 Rh

46 Pd

47 Ag

48 Cd

49 In

50 Sn

51 Sb

52 Te

53 I

54 Xe

6

55 Cs

56 Ba

*

72 Hf

73 Ta

74 W

75 Re

76 Os

77 Ir

78 Pt

79 Au

80 Hg

81 Tl

82 Pb

83 Bi

84 Po

85 At

86 Rn

7

87 Fr

88 Ra

**

104 Rf

105 Db

106 Sg

107 Bh

108 Hs

109 Mt

110 Ds

111 Rg

112 Cn

113 Uut

114 Uuq

115 Uup

116 Uuh

(117) (Uus)

118 Uuo

* Lantanídios

57 La

58 Ce

59 Pr

60 Nd

61 Pm

62 Sm

63 Eu

64 Gd

65 Tb

66 Dy

67 Ho

68 Er

69 Tm

70 Yb

71 Lu

** Actinídios

89 Ac

90 Th

91 Pa

92 U

93 Np

94 Pu

95 Am

96 Cm

97 Bk

98 Cf

99 Es

100 Fm

101 Md

102 No

103 Lr

Séries químicas da tabela periódica

Metais alcalinos2

Metais alcalinoterrosos2

Metais de transição2

Lantanídios1,2

Actinídios1,2

Metais representativos

Semimetais

Não metais

Halogênios3

Gases nobres3

¹Actinídios e lantanídios são conhecidos coletivamente como “metais terrosos raros”.

²Metais alcalinos, metais alcalinoterrosos, metais de transição, actinídios e lantanídios são conhecidos coletivamente como “metais”.

³Halogênios e gases nobres também são não metais.

Estado físico do elemento nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP)

• aqueles com o número atômico em preto são sólidos nas CNTP.
• aqueles com o número atômico em verde são líquidos nas CNTP;
• aqueles com o número atômico em vermelho são gases nas CNTP;
• aqueles com o número atômico em cinza têm estado físico desconhecido.

Ocorrência natural

• Borda sólida indica existência de isótopo mais antigo que a Terra (elemento primordial).
• Borda tracejada indica que o elemento surge do decaimento de outros.
• Borda pontilhada indica que o elemento é produzido artificialmente (elemento sintético).
• A cor mais clara indica elemento ainda não descoberto.

A tabela periódica relaciona os elementos em linhas chamadas períodos e colunas chamadas grupos ou famílias, em ordem crescente de seus números atômicos.

Períodos

Os elementos de um mesmo período têm o mesmo número de camadas eletrônicas, que corresponde ao número do período. Os elementos conhecidos até o cobre tem sete períodos, denominados conforme a sequência de letras K-Q, ou também de acordo com o número quântico principal- n.

Os períodos são:

• (1ª) camada K - n = 2s
• (2ª) Camada L - n = 8s
• (3ª) Camada M - n = 18s
• (4ª) Camada N - n = 32s
• (5ª) Camada O - n = 32s
• (6ª) Camada P - n = 18s
• (7ª) Camada Q - n = 2 à 8s

Grupos

Antigamente, chamavam-se "famílias". Os elementos do mesmo grupo têm o mesmo número de elétrons na camada de valência (camada mais externa). Assim, os elementos do mesmo grupo possuem comportamento químico semelhante. Existem 18 grupos sendo que o elemento químico hidrogênio é o único que não se enquadra em nenhuma família e está localizado em sua posição apenas por ter número atômico igual a 1, isto é, como tem apenas um elétron na última camada, foi colocado no Grupo 1, mesmo sem ser um metal.Na tabela os grupos são as linhas verticais (de cima para baixo)

Classificações dos elementos

Dentro da tabela periódica, os elementos químicos também podem ser classificados em conjuntos, chamados de séries químicas, de acordo com sua configuração eletrônica:

• Elementos representativos: pertencentes aos grupos 1, 2 e dos grupos de 13 a 17.
• Elementos (ou metais) de transição: pertencentes aos grupos de 3 a 12.
• Elementos (ou metais) de transição interna: pertencentes às séries dos lantanídios e dos actinídios.
• Gases nobres: pertencentes ao grupo 18.

Além disso, podem ser classificados de acordo com suas propriedades físicas nos grupos a seguir:

• Metais;
• Semimetais ou metalóides (termo não mais usado pela IUPAC: os elementos desse grupo distribuíram-se entre os metais e os ametais);
• Ametais (ou não-metais);
• Gases nobres.

fontes de pesquisa ( http://pt.wikipedia.org )