Aplicando a teoria de ligação de valência e a teoria de repulsão dos pares de elétrons da camada de valência, explique e justifique as observações abaixo:
As interações intermoleculares na amônia são do tipo dipolo-dipolo (ligação de hidrogênio) enquanto no trifluoreto de boro são dipolo induzido-dipolo induzido.
As interações intermoleculares na amônia são do tipo dipolo-dipolo (ligação de hidrogênio) enquanto no trifluoreto de boro são dipolo induzido-dipolo induzido.
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra usar a teoria de ligação de valência (VB) e a VSEPR (repulsão de pares eletrônicos) pra explicar por que:
- Na amônia (NH₃) rolam forças dipolo–dipolo, inclusive H-bond.
- No trifluoreto de boro (BF₃) só tem dipolo induzido–dipolo induzido (forças de London).
Conteúdo:
- Eletronegatividade e polaridade de ligação.
- VSEPR pra geometria molecular.
- Forças intermoleculares: dipolo–dipolo (e H-bond) vs dipolo induzido.
O que vamos precisar:
- Valores qualitativos de eletronegatividade (EN).
- Noções de híbridos e geometria (sp³ vs sp²).
- Como vetores dipolares se somam ou se cancelam.
Passo 2
Antes de tudo, polaridade de ligação e dipolo:
- Cada ligação entre átomos de EN diferente gera cargas parciais δ⁺ e δ⁻.
- A intensidade do momento de dipolo é
ondeé a distância entre cargas parciais. - Vetores dipolares se somam:
.
Se o resultado for ≠ 0, a molécula é polar; se for zero, apolar.
VSEPR (teoria de repulsão dos pares de elétrons) diz que os pares eletrônicos (ligantes ou não) ao redor de um átomo central se organizam pra minimizar repulsão, definindo a geometria.
Passo 3
Amônia, NH₃:
- Eletronegatividades: N ≃ 3,0; H ≃ 2,1 → diferença ≃ 0,9 gera ligações N–H polares.
- Híbrido do N: sp³ (só que tem 3 ligantes H + 1 par não ligante).
- Geometria segundo VSEPR: trigonal piramidal, pois o par livre “empurra” os ligantes.
- Vetores dipolares N–H apontam pra N, não se cancelam totalmente, resultando num dipolo molecular
. - Por ter H ligado a N (um átomo bem eletronegativo), rola ligação de hidrogênio (H-bond) entre δ⁺ de um H e o par livre de outro N.
Passo 4
Trifluoreto de boro, BF₃:
- Eletronegatividades: B ≃ 2,0; F ≃ 4,0 → cada B–F é bastante polar.
- Híbrido do B: sp², com 3 ligantes F e nenhum par livre.
- Geometria: trigonal planar, ângulos de 120° entre as ligações.
- Cada vetor dipolar B–F tem mesma magnitude, mas, por simetria plana, se cancelam:
. - Molecula apolar → não forma dipolo–dipolo ou H-bond; só interage por dipolo induzido–dipolo induzido (forças de London).
Resposta
Em NH₃, a geometria piramidal (sp³ com par livre) gera um dipolo molecular não nulo e, por ter H ligado a N, permite ligação de hidrogênio (forças dipolo–dipolo). Já em BF₃, a geometria planar (sp², sem par livre) faz os vetores das ligações B–F se cancelarem, resultando em molécula apolar que só exibe forças de London (dipolo induzido–dipolo induzido).