Teoria da repulsão de pares de elétrons de Valence ShellVSEPR) é um modelo molecular para prever a geometria dos átomos que compõem um molécula onde as forças eletrostáticas entre as moléculas de elétrons de valência são minimizados em torno de uma central átomo.
A teoria também é conhecida como teoria de Gillespie-Nyholm, depois dos dois cientistas que a desenvolveram). De acordo com Gillespie, o princípio de exclusão de Pauli é mais importante na determinação da geometria molecular do que o efeito da repulsão eletrostática.
De acordo com a teoria da VSEPR, o metano (CH4) molécula é um tetraedro porque as ligações de hidrogênio se repelem e se distribuem uniformemente em torno do átomo de carbono central.
Usando VSEPR para prever geometria de moléculas
Você não pode usar uma estrutura molecular para prever a geometria de uma molécula, embora possa usar a estrutura de Lewis. Essa é a base da teoria do VSEPR. Os pares de elétrons de valência se organizam naturalmente para que fiquem o mais afastados possível um do outro. Isso minimiza sua repulsão eletrostática.
Tomemos, por exemplo, BeF2. Se você visualizar a estrutura de Lewis para esta molécula, verá que cada átomo de flúor está cercado por valência pares de elétrons, exceto o elétron que cada átomo de flúor possui e que está ligado ao berílio central átomo. Os elétrons da valência do flúor se afastam o máximo possível ou 180 °, dando a este composto uma forma linear.
Se você adicionar outro átomo de flúor para fazer o BeF3, o máximo que os pares de elétrons de valência podem obter um do outro é 120 °, que forma uma forma planar trigonal.
Obrigações duplas e triplas na teoria VSEPR
A geometria molecular é determinada por possíveis localizações de um elétron em uma camada de valência, não por quantos pares de elétrons de valência estão presentes. Para ver como o modelo funciona para uma molécula com ligações duplas, considere dióxido de carbono, CO2. Enquanto o carbono possui quatro pares de elétrons de ligação, existem apenas dois locais em que os elétrons podem ser encontrados nessa molécula (em cada uma das ligações duplas com o oxigênio). A repulsão entre os elétrons é menor quando as ligações duplas estão em lados opostos do átomo de carbono. Isso forma uma molécula linear que possui um ângulo de ligação de 180 °.
Por outro exemplo, considere o íon carbonato, CO32-. Assim como o dióxido de carbono, existem quatro pares de elétrons de valência em torno do átomo central de carbono. Dois pares estão em ligações simples com átomos de oxigênio, enquanto dois pares fazem parte de uma ligação dupla com um átomo de oxigênio. Isso significa que existem três locais para elétrons. A repulsão entre elétrons é minimizada quando os átomos de oxigênio formam um triângulo equilátero ao redor do átomo de carbono. Portanto, Teoria VSEPR prevê que o íon carbonato terá uma forma planar trigonal, com um ângulo de ligação de 120 °.
Exceções à teoria VSEPR
A teoria da repulsão de pares de elétrons de Valence Shell nem sempre prevê a geometria correta das moléculas. Exemplos de exceções incluem:
- moléculas de metal de transição (por exemplo, CrO3 é bipiramidal trigonal, TiCl4 é tetraédrico)
- moléculas de elétrons ímpares (CH3 é planar em vez de piramidal trigonal)
- algum AX2E0 moléculas (por exemplo, CaF2 tem um ângulo de ligação de 145 °)
- algum AX2E2 moléculas (por exemplo, Li2O é linear em vez de dobrado)
- algum AX6E1 moléculas (por exemplo, XeF6 é octaédrico e não piramidal pentagonal)
- algum AX8E1 moléculas
Fonte
R.J. Gillespie (2008), Coordination Chemistry Reviews vol. 252, pp. 1315-1327, "Cinqüenta anos do modelo VSEPR"