Estrutura de Lewis e Laboratório Molecular VSEPR

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°.

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.

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.