13-Represente a estrutura de Lewis do tricloreto de fósforo,
. Qual o tipo de geometria da molécula e de força intermolecular da mesma.
Passo 1
O enunciado pede três coisas sobre o tricloreto de fósforo
: (1) representar a estrutura de Lewis, (2) dizer qual é a geometria da molécula e (3) indicar quais são as forças intermoleculares presentes. A única informação numérica dada é a fórmula molecular
. Nada mais foi fornecido.
Passo 2
Vamos contar os elétrons de valência totais — passo obrigatório para qualquer estrutura de Lewis.
- Fósforo:
está no grupo 15 da tabela periódica, então tem elétrons de valência. Escrevemos: . - Cloro: cada
está no grupo 17, ou seja elétrons de valência. São átomos de Cl, então . - Total de elétrons de valência =
.
Escrevendo em TeX:
Passo 3
Escolha do esqueleto e distribuição inicial de elétrons.
- Átomo central: escolhemos o menos eletronegativo entre os constituintes; aqui é
. Então o esqueleto é ligado a três . - Formamos três ligações simples P–Cl; cada ligação usa
elétrons, então elétrons usados em ligações = .
Passo 4
Distribuir os elétrons restantes para completar octetos (priorizando átomos terminais).
- Colocamos elétrons não ligantes nos átomo(s) terminais (
) até completar seus octetos. Cada já tem 1 ligação (2 elétrons) e precisa de mais 6 elétrons (3 pares) para completar 8. - Para 3 átomos de
são necessários elétrons.
- Esses
elétrons restantes ficam como um par não ligante no .
Portanto a distribuição final é: três ligações simples P–Cl e um par eletrônico não ligante em P; cada
com três pares não ligantes.
Passo 5
Verificação de cargas formais (confirmação de boa estrutura de Lewis).
Fórmula da carga formal:
- Para
: valência , elétrons não ligantes , elétrons em ligações . Logo
- Para cada
: valência , não ligantes , ligações . Logo
Todas as cargas formais são zero — boa estrutura.
Passo 6
Descrição final da estrutura de Lewis (em palavras, para desenhar na prova):
- Átomo central:
com um par de elétrons não ligante. - Três ligações simples
. - Cada átomo de
com três pares de elétrons não ligantes (totalizando 6 elétrons não ligantes por Cl).
Em linguagem curta: “P central com três ligações simples a Cl e um par solitário; cada Cl com três pares não ligantes.”
Passo 7
Determinar a geometria molecular usando VSEPR (regra básica: as regiões de densidade eletrônica se arranjam para minimizar repulsões).
- Regiões de densidade ao redor de
: 3 ligações simples + 1 par isolado = domínios eletrônicos. - Geometria eletrônica (domínios) para 4 domínios = tetraédrica.
- Geometria molecular (considerando que um dos domínios é um par isolado) = pirâmide trigonal (trigonal pyramidal).
Explicação didática: pares isolados ocupam mais espaço e “empurram” os ângulos de ligação para menos que
. Assim, os ângulos
ficam aproximadamente
(valor típico semelhante ao da
).
Passo 8
Polaridade da molécula e forças intermoleculares.
- Cada ligação
é polar porque é mais eletronegativo que (diferença de eletronegatividade significativa). Além disso, a geometria piramidal não é simétrica o suficiente para cancelar os vetores de dipolo (há um par isolado em P), então a molécula é polar e possui um momento dipolar resultante. - Consequência para forças intermoleculares: além das forças de dispersão de London (presentes em todas as moléculas), a
apresenta forças dipolo–dipolo devido à sua polaridade. Não há hidrogênio ligado a N/O/F, portanto não há ligação de hidrogênio.
Resposta
Estrutura de Lewis: P central com três ligações simples
e um par eletrônico não ligante em
; cada
com três pares não ligantes.
Geometria molecular: pirâmide trigonal (trigonal pyramidal), ângulos ~ .
Forças intermoleculares: dipolo–dipolo (por ser polar) e forças de dispersão de London (induções); sem ligação de hidrogênio.
Geometria molecular: pirâmide trigonal (trigonal pyramidal), ângulos ~
Forças intermoleculares: dipolo–dipolo (por ser polar) e forças de dispersão de London (induções); sem ligação de hidrogênio.