Aula de Henrique de Cristo.
Notação de Lewis
Falamos algo sobre orbitais e mecânica quântica, mas como lidamos com problemas sobre ligações químicas na prática? Primeiro, precisamos de uma notação mais pragmática. Se queremos ter uma ideia de como dois átomos se ligam, só o que interessa são seus elétrons do nível mais externo (que chamamos de camada de valência, porque valência é o número de elétrons ganhados ou perdidos por um átomo ao fazer ligação).
Por exemplo, imagine novamente o caso do sódio e do cloro. Podemos esquematizar a situação da seguinte forma:
Essa representação, em que os elétrons da camada de valência são pontos, é chamada de notação (ou estrutura) de Lewis. No caso de moléculas, convenciona-se destacar cada par de elétrons compartilhado por meio de um traço:
Geometria Molecular
Uma maneira bastante rudimentar de explicar a maneira como moléculas se organizam no espaço é a Teoria da Repulsão dos Pares Eletrônicos da Camada de Valência (VSEPR, do inglês "Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory"). Segundo ela, o que determina a geometria molecular de um composto são as forças elétricas de repulsão entre os elétrons da camada de valência dos átomos ligantes.
Grosso modo, a geometria de uma molécula ou íon é aquela em que a repulsão entre os pares eletrônicos da camada de valência do átomo central é a menor possível, visando a atingir a máxima estabilidade.
Nesse contexto, é útil usar a seguinte notação: "A" representa o átomo central, "X" representa um átomo ligante e "E" representa um par de elétrons não ligantes da camada de valência do átomo central. Com isso, podemos definir também o número estérico (
), ou seja, o número de pares eletrônicos ligantes ou não ligantes ao redor do átomo central: 
.
Primeiramente, consideremos as geometrias de moléculas sem pares não ligantes:
Notação: As ligações "atrás" do plano de visada são representadas por cunhas tracejadas e as ligações "à frente" do plano de visada são representadas por cunhas cheias, como nas figuras acima.
Havendo pares não ligantes, a situação é um pouco mais complicada. As forças atrativas exercidas pelos núcleos de dois átomos ligados "seguram" os elétrons na ligação. Portanto, esses pares de elétrons ligantes têm menor "distribuição espacial" que pares de elétrons não ligantes, o que significa que
- elétrons ligantes ocupam menos espaço e
- elétrons não ligantes ocupam mais espaço, então experimentam maior repulsão.
Assim, as forças de repulsão crescem nesta ordem: entre pares ligantes, entre par ligante e par não ligante, entre pares não ligantes.
Com isso em mente, tente explicar qual das seguintes geometrias ocorre:
Na posição axial, o par não ligante repele bastante três pares ligantes (cada um a 90°). Na posição equatorial, só repele bastante dois pares ligantes (cada um a 90°), apesar de repelir também dois a 120°. No fim das contas, acontece que há menor repulsão na posição equatorial (a força elétrica cai com o quadrado da distância), de modo que, segundo a VSEPR, essa é a geometria que ocorre.
Tente completar as lacunas (Dica: as respostas são bem diretas).
Na primeira lacuna, a estrutura dos elétrons será chamada de bipiramidal trigonal. Já na segunda lacuna, a geometria dos elétrons terá o nome de octaédrica. Mas a geometria das moléculas, em si, será linear em ambos os casos.
Referências bibliográficas e textos complementares
- DRENNAN, C. Principles of Chemical Science. Massachusetts Institute of Technology: MIT OpenCouseWare, https://ocw.mit.edu/. License: Creative Commons BY-NC-SA.
- ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2012.
- BROWN, T. et al. Química: a ciência central. 13 ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2016.
- FELTRE, R. Química, volume 1, 6 ed. São Paulo: Moderna, 2004
- CANTO, Eduardo Leite do; PERUZZO Francisco Miragaia. Química na abordagem do cotidiano. 4a ed. São Paulo, 2006. Vol 1.
As figuras sobre notação de Lewis foram retiradas do OpenStax Chemistry. As figuras sobre geometria molecular foram retiradas da primeira referência (MIT OCW).