Estrutura de Lewis e Laboratório Molecular VSEPR

Construa moléculas selecionando átomos centrais, adicionando ligantes e colocando pares isolados. Arraste para girar a forma VSEPR 3D.

Exemplo resolvido — Estrutura de Lewis e Laboratório Molecular VSEPR

Steric Number (SN)	4
Formal Charge on Central Atom	0
Multi-lone-pair compression:	≈ 104.5°

Estes são os valores que a calculadora mostra ao abrir a página. Altere qualquer entrada acima para os recalcular.

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Pares isolados ocupam mais espaço que ligações 🖖

A teoria VSEPR explica as formas moleculares assumindo que os pares de elétrons na camada de valência de um átomo central se repelem. Para minimizar a repulsão eletrostática, esses pares se organizam no espaço para maximizar sua separação (linear, tetraédrica, octaédrica). Os pares isolados não ligantes ocupam mais espaço do que os pares ligantes, pois são mantidos próximos a um único núcleo. Isso distorce os ângulos ideais de ligação: na água, a repulsão de dois pares isolados reduz o ângulo de ligação H-O-H do ideal de 109,5° para 104,5°.

De pontos planos à forma real 🖖

Este laboratório transforma um diagrama de Lewis plano na forma 3D que uma molécula realmente assume. A receita é pura contagem: some os átomos ligados ao átomo central aos seus pares isolados para obter o número estérico, e esse único número prevê a geometria. Os pares isolados invisíveis contam tanto quanto os átomos visíveis — o metano (CH₄) e a amônia (NH₃) têm ambos número estérico 4, mas a amônia troca uma ligação por um par isolado, inclinando o tetraedro de aparência plana para uma pirâmide.

O mito do orbital d da hipervalência 🖖

Construa SF₄ ou XeF₄ e o laboratório indica hibridização sp³d ou sp³d² — a história dos livros didáticos para um átomo central que sustenta mais de oito elétrons. No entanto, a química computacional a refutou em grande parte: os orbitais d do enxofre e do xenônio estão em energia alta demais para contribuir de forma significativa. Essas moléculas hipervalentes são mais bem descritas por ligações de três centros e quatro elétrons distribuídas entre os ligantes, de modo que o rótulo elegante sp³d é mais uma ficção didática útil do que realidade física.

VSEPR — CONTE OS DOMÍNIOS ELETRÔNICOS E DEPOIS NOMEIE O QUE OS ÁTOMOS FAZEM

Que forma molecular a sua molécula assume?

A VSEPR pede duas contagens. Primeiro os domínios eletrônicos em torno do átomo central — cada ligação conta uma vez, não importa quantos pares carregue, e cada par isolado conta também uma vez —, e isso fixa a geometria eletrônica. Depois olhe só para os átomos: os pares isolados continuam ali empurrando, mas somem na hora de nomear a forma. Seis casos cobrem quase tudo o que vão pedir que você preveja.

Dois domínios — linear, 180° AX₂ → 180°

Três domínios, sem par isolado — trigonal plana, 120° AX₃ → 120°

Quatro domínios, um par isolado — piramidal trigonal AX₃E → 107.8°

Quatro domínios, dois pares isolados — angular AX₂E₂ → 104.5°

Cinco domínios, um par isolado — gangorra AX₄E → 173° / 102°

Seis domínios, dois pares isolados — quadrada planar, 90° AX₄E₂ → 90°

Dois domínios — linear, 180°

O que você sabe: Dois domínios eletrônicos no átomo central e nenhum par isolado. Uma ligação dupla ou tripla ainda conta como um único domínio.

Domínios: AX₂ → 180°

Exemplo resolvido: CO₂: o carbono tem duas ligações duplas e nenhum par isolado → 2 domínios → linear, O=C=O em exatamente 180°

Abrir este caso: Dióxido de carbono (CO₂)

Dois domínios — linear, 180°. Dois domínios e nenhum par isolado: os átomos ficam numa reta que passa pelo centro. Dois domínios eletrônicos no átomo central e nenhum par isolado. Uma ligação dupla ou tripla ainda conta como um único domínio. — Dois domínios e nenhum par isolado: os átomos ficam numa reta que passa pelo centro.

Três domínios, sem par isolado — trigonal plana, 120°

O que você sabe: Três domínios eletrônicos e nenhum par isolado. Tudo fica achatado num único plano.

Domínios: AX₃ → 120°

Exemplo resolvido: BF₃: o boro tem três ligações simples e nenhum par isolado → 3 domínios → trigonal plana, F–B–F = 120°

Abrir este caso: Trifluoreto de boro (BF₃)

Três domínios, sem par isolado — trigonal plana, 120°. Três domínios ligantes num plano: a 120°, sem nada que os distorça. Três domínios eletrônicos e nenhum par isolado. Tudo fica achatado num único plano. — Três domínios ligantes num plano: a 120°, sem nada que os distorça.

Quatro domínios, um par isolado — piramidal trigonal

O que você sabe: Quatro domínios eletrônicos, um deles um par isolado. A geometria eletrônica é tetraédrica; a forma que se nomeia conta só os três átomos.

Domínios: AX₃E → 107.8°

Exemplo resolvido: NH₃: o nitrogênio tem três ligações mais um par isolado → 4 domínios → piramidal trigonal, H–N–H = 107,8° em vez de 109,5°

Abrir este caso: Amônia (NH₃)

Quatro domínios, um par isolado — piramidal trigonal. Geometria eletrônica tetraédrica com um vértice invisível: os átomos formam uma pirâmide. Quatro domínios eletrônicos, um deles um par isolado. A geometria eletrônica é tetraédrica; a forma que se nomeia conta só os três átomos. — Geometria eletrônica tetraédrica com um vértice invisível: os átomos formam uma pirâmide.

Quatro domínios, dois pares isolados — angular

O que você sabe: Quatro domínios eletrônicos com dois pares isolados. A geometria eletrônica continua tetraédrica, mas só dois átomos estão ligados.

Domínios: AX₂E₂ → 104.5°

Exemplo resolvido: H₂O: o oxigênio tem duas ligações mais dois pares isolados → 4 domínios → angular, H–O–H = 104,5°

Abrir este caso: Água (H₂O)

Quatro domínios, dois pares isolados — angular. Duas ligações e dois pares isolados: os átomos traçam uma dobra, não uma reta. Quatro domínios eletrônicos com dois pares isolados. A geometria eletrônica continua tetraédrica, mas só dois átomos estão ligados. — Duas ligações e dois pares isolados: os átomos traçam uma dobra, não uma reta.

Cinco domínios, um par isolado — gangorra

O que você sabe: Cinco domínios eletrônicos, um deles um par isolado. A geometria eletrônica é bipiramidal trigonal, a primeira com dois tipos distintos de posição.

Domínios: AX₄E → 173° / 102°

Exemplo resolvido: SF₄: o enxofre tem quatro ligações mais um par isolado → 5 domínios → gangorra, com o F–S–F axial comprimido a 173° e o par equatorial a 102°

Abrir este caso: Tetrafluoreto de enxofre (SF₄)

Cinco domínios, um par isolado — gangorra. Bipirâmide trigonal com o par isolado equatorial: os átomos formam uma gangorra. Cinco domínios eletrônicos, um deles um par isolado. A geometria eletrônica é bipiramidal trigonal, a primeira com dois tipos distintos de posição. — Bipirâmide trigonal com o par isolado equatorial: os átomos formam uma gangorra.

Seis domínios, dois pares isolados — quadrada planar, 90°

O que você sabe: Seis domínios eletrônicos com dois pares isolados. A geometria eletrônica é octaédrica e as seis posições são equivalentes.

Domínios: AX₄E₂ → 90°

Exemplo resolvido: XeF₄: o xenônio tem quatro ligações mais dois pares isolados → 6 domínios → quadrada planar, F–Xe–F = 90°

Abrir este caso: Tetrafluoreto de xenônio (XeF₄)

Seis domínios, dois pares isolados — quadrada planar, 90°. Geometria eletrônica octaédrica com os pares isolados opostos: os átomos formam um quadrado plano. Seis domínios eletrônicos com dois pares isolados. A geometria eletrônica é octaédrica e as seis posições são equivalentes. — Geometria eletrônica octaédrica com os pares isolados opostos: os átomos formam um quadrado plano.

Referências (2)

Insight block 3 — the calculation that took the d orbitals away: E. Magnusson, "Hypercoordinate molecules of second-row elements: d functions or d orbitals?" Journal of the American Chemical Society 112(22), 7940–7951, 1990.
And the model the tool actually applies: R. J. Gillespie and R. S. Nyholm, "Inorganic stereochemistry." Quarterly Reviews, Chemical Society 11(4), 339–380, 1957 — where VSEPR was set out, including lone pairs occupying more space than bonding pairs.

Problema resolvido na íntegra

Água construída a partir da sua contagem de eletrões e do ângulo de ligação de 104,5° 5 passos
Construa a água apenas a partir da sua contagem de eletrões: número estérico, carga formal, geometria e ângulo de ligação. De seguida, explique por que razão o ângulo é de 104,5° e não os 109,5° previstos pela geometria.
1. Conte os eletrões de valência e agrupe-os em pares. O oxigénio fornece seis, cada hidrogénio um, e oito eletrões formam quatro pares.
  
  $valence = 6 (O) + 2 \times 1 (H) = 8 e^{-} = 4 pairs$
2. Dois pares formam as ligações, pelo que os restantes são pares não ligantes. O número estérico conta ambos os tipos, porque ambos ocupam espaço — essa é a única ideia contida na VSEPR.
  
  $bonding pairs = 2 \Rightarrow lone pairs = 4 - 2 = 2 \Rightarrow SN = 2 + 2 = 4 (A X_{2} E_{2})$
3. A carga formal verifica se a estrutura é a mais sensata: eletrões de valência, menos os eletrões dos pares não ligantes, menos metade dos eletrões ligantes. Zero significa que não há qualquer arranjo melhor à espera.
  
  $FC = V - N - \frac{1}{2} B = 6 - 4 - \frac{1}{2} (4) = 0$
4. Um número estérico de 4 significa que os quatro pares se dispõem tetraedricamente, o que daria 109,5° se todos os quatro fossem iguais. Não são, e a compressão varia com o número de pares não ligantes.
  
  $SN = 4 \Rightarrow tetrahedral 109. 5^{\circ}; C H_{4} 109. 5^{\circ} \to N H_{3} 10 7^{\circ} \to H_{2} O 104. 5^{\circ}$
5. A consequência é um dipolo. Dois momentos de ligação O–H a 104,5° somam-se vetorialmente para dar 1,85 D; se a molécula for linearizada a 180°, estes anulam-se exatamente.
  
  $μ = 2 μ_{OH} cos \frac{104. 5 ^{\circ}}{2} = 2 (1.51) (0.611) = 1.85 D; 18 0^{\circ} \Rightarrow μ = 0$
Resposta

AX₂E₂, número estérico 4, carga formal 0, angular a 104,5°. A redução de 5° deve-se aos pares não ligantes: pertencem a um único núcleo, em vez de serem partilhados por dois, pelo que se expandem mais e comprimem os pares ligantes — cerca de 2,5° por par não ligante, razão pela qual a série apresenta 109,5° no metano, 107° no amoníaco e 104,5° na água. Esta angularidade residual não é um mero pormenor. Uma molécula linear com duas ligações idênticas não tem dipolo resultante; os 104,5° da água conferem-lhe 1,85 D, e essencialmente tudo o que a água faz como solvente — dissolver sais, formar ligações de hidrogénio, ferver 160 K acima do H₂S mais pesado quando a tendência do grupo indica que deveria ferver a uma temperatura inferior — decorre desses cinco graus.

$A X_{2} E_{2}, SN = 4, FC = 0, bent at 104. 5^{\circ}$

Pela equipa 42Math · Atualizado 2026-07-27

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