2.16 Determine os estados de oxidação dos elementos em negrito:
\mathrm{PCl}_{5}

Passo 1

O enunciado pede para determinar os estados de oxidação dos elementos em negrito na molécula \mathrm{PCl}_{5}.
Informações relevantes fornecidas:
  • A espécie é a molécula neutra \mathrm{PCl}_{5}.
  • Há um átomo de fósforo (\mathrm{P}) e cinco átomos de cloro (\mathrm{Cl}).
  • A pergunta é: qual o número de oxidação de \mathrm{P} e de cada \mathrm{Cl} nessa molécula?

Passo 2

Regras úteis para atribuir números de oxidação (explicadas de forma simples):
  • Regra principal: a soma algébrica dos números de oxidação de todos os átomos em uma molécula neutra é 0. Se a espécie fosse um íon, a soma seria igual à carga do íon.
  • Regra para halogênios (Flúor, Cloro, Bromo, Iodo): normalmente cada halogênio liga-se com número de oxidação -1 quando está combinado com elementos menos eletronegativos (por exemplo, com metais ou com fósforo). Há exceções quando o halogênio está ligado a oxigênio ou a halogênios mais eletronegativos, mas não é o caso aqui.
  • Átomos idênticos em posições equivalentes na mesma molécula costumam ter o mesmo número de oxidação (a simetria do composto faz com que cada Cl em \mathrm{PCl}_5 tenha o mesmo valor).

Passo 3

Aplicando a regra ao cloro em \mathrm{PCl}_{5}:
  • Pela regra dos halogênios, cada átomo de \mathrm{Cl} recebe número de oxidação -1. Escrevendo isso em TeX: cada \mathrm{Cl} tem \, \text{NOX}(\mathrm{Cl}) = -1.

Passo 4

Determinar o número de oxidação do fósforo usando a soma das contribuições:
  • Seja x o número de oxidação do fósforo \mathrm{P}.
  • A soma das contribuições dos seis átomos (um \mathrm{P} e cinco \mathrm{Cl}) na molécula neutra deve ser 0. Assim temos a equação
x + 5\cdot(-1) = 0.
  • Resolver a equação:
x - 5 = 0 \quad\Rightarrow\quad x = 5.

Passo 5

Interpretação final e confirmação:
  • O número de oxidação do fósforo em \mathrm{PCl}_5 é +5.
  • Cada átomo de cloro tem número de oxidação -1.
  • Isso faz sentido quimicamente: o fósforo, menos eletronegativo que o cloro, cede carga formalmente aos cloros, resultando em \mathrm{P} com +5 e cada \mathrm{Cl} com -1.

Resposta

\mathrm{P}:\\\ +5
\mathrm{Cl}:\\\ -1

Exercícios relacionados