Ciências da NaturezaQuímica Geral (Ligações Químicas, Forças Intermoleculares e Geometria)Médio

Questão de Química Geral (Ligações Químicas, Forças Intermoleculares e Geometria) — ENEM

Em um programa de tecnologia química voltado à indústria de plásticos, engenheiros analisam as moléculas de metano (CH₄) e de amônia (NH₃) para entender como o número de pares de elétrons livres no átomo central influencia a forma geométrica das moléculas. Um químico sênior explica que, no metano, o carbono central não possui nenhum par de elétrons livre e realiza quatro ligações com os hidrogênios, resultando em uma geometria tetraédrica com ângulos de ligação de aproximadamente 109,5 graus. Já na amônia, o nitrogênio central possui um par de elétrons não ligante que ocupa mais espaço e comprime as ligações nitrogênio–hidrogênio, resultando em uma geometria piramidal com ângulos ligeiramente menores. Com base nessa comparação entre metano e amônia, qual é a geometria molecular correta do metano?
ATetraédrica, pois o carbono realiza quatro ligações e não possui pares de elétrons livres.
BPiramidal, pois os quatro hidrogênios comprimem as ligações formando uma pirâmide achatada.
CAngular, pois dois dos hidrogênios se posicionam em lados opostos ao carbono.
DTrigonal plana, pois três hidrogênios ficam no mesmo plano e o quarto fica acima.
ELinear, pois o carbono alinha os quatro hidrogênios em uma reta.

Gabarito comentado

A geometria molecular é determinada pelo número de regiões de densidade eletrônica ao redor do átomo central, incluindo ligações e pares de elétrons livres. Quatro ligantes e nenhum par livre produzem geometria tetraédrica, com ângulos de 109,5 graus, como no metano, enquanto a presença de pares livres reduz os ângulos e altera a forma para piramidal ou angular, como na amônia e na água.

Resolução passo a passo

O texto informa que o carbono central do metano não possui pares de elétrons livres e realiza quatro ligações com hidrogênios, o que resulta em geometria tetraédrica com ângulos de 109,5 graus. A ausência de pares livres impede qualquer compressão assimétrica das ligações, mantendo a simetria perfeita do tetraedro. A geometria piramidal ocorre na amônia, em que o par livre do nitrogênio comprime os ângulos, e não no metano. A geometria angular descreve moléculas com dois ligantes e pares livres no centro, como a água, situação diferente do metano com seus quatro ligantes e sem pares livres. A trigonal plana corresponde a moléculas como BF₃, com três ligantes e nenhum par livre em arranjo plano, o que não contempla os quatro hidrogênios do metano. A geometria linear se aplica a moléculas com dois ligantes sem pares livres no centro, como CO₂, e não a uma molécula com quatro ligantes. Por isso a resposta é a geometria tetraédrica.

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