12.9 Prediga se cada um dos seguintes compostos poderá ser perigosamente explosivo em contato com \mathrm{BrF}_{3} e justifique sua resposta:
\mathrm{F}_{2}

Passo 1

O enunciado pede que eu preveja se o composto dado vai ser perigosamente explosivo em contato com \mathrm{BrF_3} e que eu justifique a resposta. O composto fornecido é:
  • \mathrm{F_2}.
Informações relevantes dadas (explicitamente pelo enunciado):
  • Reagir \mathrm{F_2} com \mathrm{BrF_3} e avaliar risco de explosão.

Passo 2

Explicando, sem pressa, o que são essas substâncias e por que isso importa para a reatividade.
  • \mathrm{F_2}: é o gás flúor elemental. É o oxidante químico mais forte que existe entre os elementos comuns; reage de forma muito vigorosa com a maior parte das substâncias (metais, não metais, compostos orgânicos, etc.). Em termos simples: adora ganhar elétrons e, ao fazer isso, libera muita energia.
  • \mathrm{BrF_3}: é o trifluoreto de bromo. É um agente fluorante/oxidante muito forte também; é capaz de doar flúor a outras substâncias e de ser reagido por outros agentes fluorantes para formar fluoretos de bromo com maior número de flúor. Comercialmente/experimentalmente é conhecido por reagir violentamente com muitas substâncias.
Comentário didático curto: quando dois oxidantes extremos se encontram, pode haver transferência de flúor entre eles ou oxidação adicional de um halogênio (mudar o número de oxidação), com liberação grande de energia — daí o risco de reação violenta/explosiva.

Passo 3

Verificação de possíveis produtos por mudanças óbvias de número de oxidação.
  • Em \mathrm{BrF_3}, o bromo tem número de oxidação +3 (cada flúor é -1: x + 3(-1) = 0 \Rightarrow x=+3).
  • Existe um composto comum e estável onde o bromo está em +5: \mathrm{BrF_5}.
  • O flúor elemental tem estado de oxidação 0 em \mathrm{F_2} e tende a passar para -1 ao formar ligações com outros elementos.
Logo, uma transformação química plausível é a fluorinação adicional do bromo:
\mathrm{BrF_3} + \mathrm{F_2} \rightarrow \mathrm{BrF_5}.
Essa equação já está balanceada em número de átomos: à esquerda há 3+2=5 átomos de flúor, e à direita há 5.

Passo 4

Interpretação redox simples e por que isso tende a ser violento.
  • Na reação proposta, o bromo passa de +3 para +5: isso é uma oxidação (o bromo perde elétrons).
  • O flúor em \mathrm{F_2} passa de 0 para -1: é reduzido (ganha elétrons). Portanto é uma reação redox entre \mathrm{Br} e \mathrm{F}.
  • Formam-se novas ligações Br–F (duas ligações adicionais por átomo de bromo no produto \mathrm{BrF_5}). A quebra da ligação F–F (em \mathrm{F_2}) mais a formação de fortes ligações Br–F costuma liberar muita energia líquida.
  • Além disso, a ligação F–F é relativamente fraca comparada às ligações MF (M = halogênio ligado ao F), de modo que a dissociação do \mathrm{F_2} é energeticamente favorável quando leva à formação de múltiplas ligações M–F fortes.
Conclusão química: a conversão de \mathrm{BrF_3} em \mathrm{BrF_5} por adição de \mathrm{F_2} é exotérmica e pode ser rápida — condições que favorecem reações violentas ou explosões se não controladas.

Passo 5

Considerações práticas de risco e comportamento ao misturar as substâncias.
  • \mathrm{F_2} é um gás muito reativo; contato com \mathrm{BrF_3} (líquido) provavelmente iniciaria reação na interface gás–líquido, com liberação rápida de calor e possível vaporização e decomposição adicional — isto é uma situação típica de reação violenta.
  • Ambos são agentes fluorantes/oxidantes fortes; a formação de \mathrm{BrF_5} (um produto sólido ou líquido volátil dependendo da temperatura) libera energia suficiente para causar explosão ou detonação local, especialmente em presença de contaminações ou se a mistura for confinada.
  • Em laboratórios e indústrias, a manipulação conjunta de \mathrm{F_2} com outros fluoretos reativos é tratada como extremamente perigosa e evitada ou feita sob condições muito controladas (diluentes inertes, baixas temperaturas, equipamentos especiais).

Passo 6

Resposta final pedagogicamente formulada (resumindo a lógica para decorar na prova).
  • Possível reação: \mathrm{BrF_3} + \mathrm{F_2} \rightarrow \mathrm{BrF_5}.
  • Mudança de nº de oxidação: \mathrm{Br} de +3 para +5; \mathrm{F} de 0 para -1.
  • Energia: formação de ligações Br–F adicionais e quebra do F–F liberam muita energia → reação fortemente exotérmica.
  • Risco: mistura altamente perigosa; contato tende a ser violento/explosivo.

Resposta

Sim. Reage violentamente formando \mathrm{BrF_5} pela equação \mathrm{BrF_3}+\mathrm{F_2}\rightarrow\mathrm{BrF_5}; é uma reação redox fortemente exotérmica e pode ser perigosamente explosiva.

Exercícios relacionados