Assinale a alternativa correta.
a) No
, existem 5 ligações covalentes P -Cl e o fósforo apresenta hibridização tipo
.
b) O cloro-metano possui menor momento dipolar do que o tetracloreto de carbono.
c) A ligação química formada entre um átomo da família IIA e um átomo da família VIIA é do tipo covalente.
d) A ligação metálica não ocorre entre metais de famílias diferentes.
e) A molécula de
possui geometria plana triangular.
Explique:
a) No
b) O cloro-metano possui menor momento dipolar do que o tetracloreto de carbono.
c) A ligação química formada entre um átomo da família IIA e um átomo da família VIIA é do tipo covalente.
d) A ligação metálica não ocorre entre metais de famílias diferentes.
e) A molécula de
Passo 1
O enunciado pede: assinale a alternativa correta entre as opções a), b), c), d) e e). As alternativas são (copiadas e representadas exatamente com as fórmulas em TeX):
- a) No
, existem ligações covalentes e o fósforo apresenta hibridização tipo . - b) O cloro-metano possui menor momento dipolar do que o tetracloreto de carbono.
- c) A ligação química formada entre um átomo da família IIA e um átomo da família VIIA é do tipo covalente.
- d) A ligação metálica não ocorre entre metais de famílias diferentes.
- e) A molécula de
possui geometria plana triangular.
Informações relevantes do enunciado: cada alternativa declara uma propriedade química (número/tipo de ligações, hibridização, momento dipolar, tipo de ligação iônica/covalente, ocorrência de ligações metálicas, geometria molecular). O objetivo é verificar, para cada afirmativa, se ela é verdadeira ou falsa, e então indicar qual alternativa está correta.
Passo 2
Análise da alternativa a): verificar número de ligações e hibridização em
.
-
Começando pela estrutura de Lewis: o fósforo § tem
elétrons de valência e cada cloro (Cl) tem . O total de elétrons de valência é elétrons (ou pares). Na estrutura típica de o fósforo forma ligações simples com cinco átomos de cloro, usando elétrons (ou pares) para as ligações, e os outros elétrons ficam como pares isolados nos cloros (cada Cl fica com três pares isolados). O fósforo não fica com pares isolados na forma canônica. Logo há ligações covalentes . -
Geometria e hibridização: com
pares de elétrons de ligação ao redor do átomo central o arranjo eletrônico segundo VSEPR é trigonal bipiramidal (dois sítios axiais e três equatoriais). A hibridização clássica que descreve cinco orbitais híbridos é chamada . Explicando o conceito rápido: hibridização é um modelo que mistura orbitais atômicos (por exemplo , , e ) para formar orbitais híbridos direcionais; para regiões de densidade usa-se a combinação que dá . Nota pedagógica: em química mais avançada há discussões sobre o grau de participação dos orbitais no fósforo, mas em provas de graduação costuma-se aceitar como resposta.
Conclusão desta análise (sem yet marcar a alternativa final): a descrição dada em a) sobre número de ligações e hibridização é compatível com a estrutura usual ensinada.
Passo 3
Análise da alternativa b): comparar momentos dipolares de cloro-metano e tetracloreto de carbono.
-
Conceito rápido de momento dipolar: o momento dipolar resultante de uma molécula é a soma vetorial dos momentos das ligações polares; se a molécula for simétrica de modo que os vetores se cancelem, o momento total pode ser zero, mesmo que haja ligações polares individuais.
-
(cloro-metano): é uma molécula com quatro ligações ao carbono (triclorometano tem três hidrogênios e um cloro). Essas ligações não são simetricamente equivalentes em torno do carbono (um lado tem , os outros três são ), portanto o vetor referente à ligação não é cancelado e a molécula tem momento dipolar não nulo (molécula polar). -
(tetracloreto de carbono): tem quatro ligações dispostas tetraedricamente de forma simétrica; os momentos individuais se cancelam e o momento dipolar total é .
Portanto,
tem momento dipolar diferente de zero e
tem momento dipolar igual a zero; logo a afirmação de que o cloro-metano possui menor momento dipolar do que o tetracloreto de carbono é falsa (na verdade
tem momento maior que
).
Passo 4
Análise da alternativa c): tipo de ligação entre família IIA e VIIA.
-
Regra geral: átomos da família IIA (metais alcalino-terrosos; por ex.
, ) tendem a perder elétrons e formar cátions ; átomos da família VIIA (halogênios; por ex. , ) tendem a ganhar elétrons e formar ânions . Quando a diferença de eletronegatividade é grande e há transferência efetiva de elétrons, forma-se uma ligação iônica. Exemplos típicos: , são compostos iônicos. -
Definição curta: ligação covalente envolve compartilhamento de elétrons entre não-metais; ligação iônica envolve transferência de elétrons entre metal e não-metal, produzindo íons que se atraem eletrostaticamente.
Portanto, a afirmação de que a ligação entre um átomo da família IIA e um átomo da família VIIA é do tipo covalente está incorreta na regra geral (é usualmente iônica).
Passo 5
Análise da alternativa d): ocorrência de ligação metálica entre metais de famílias diferentes.
- Ligação metálica é o tipo de ligação que mantém átomos metálicos juntos em um sólido metálico, caracterizada por uma “nuvem” de elétrons deslocalizados que se movem entre núcleos positivos fixos. Nada, em princípio, impede que metais diferentes compartilhem essa nuvem eletrônica: assim nas ligas metálicas (alloys) metais de famílias distintas formam estruturas com ligação metálica entre átomos diferentes. Exemplos práticos: bronze (
+ ), latão ( + ), aço inoxidável (misturas de com outros metais) — todos são baseados em ligação metálica entre metais diferentes.
Logo a afirmação de que a ligação metálica não ocorre entre metais de famílias diferentes é falsa.
Passo 6
Análise da alternativa e): geometria da molécula
.
-
Contagem de pares eletrônicos: nitrogênio (N) tem
elétrons de valência e cada flúor (F) tem . Total de valência em : elétrons (ou pares). Na estrutura típica o N forma ligações simples com os três F (usando pares), e restam par isolado no N (os demais pares isolados ficam nos F). Assim o átomo de N tem regiões de densidade eletrônica: ligações e par isolado. -
Pela teoria VSEPR, quatro regiões de densidade com um par isolado levam à geometria eletrônica tetraédrica, e à forma molecular (geométrica) chamada trigonal piramidal (análogo ao
). Essa geometria não é plana triangular; é uma pirâmide com o átomo central ligeiramente para fora do plano formado pelos três substituintes.
Portanto a alternativa que afirma que
possui geometria plana triangular é falsa.
Passo 7
Resumo das análises:
- a) descrição de
(existência de ligações e hibridização ) está de acordo com a estrutura e o modelo usualmente exigido em provas. - b) falsa (
é polar e é apolar). - c) falsa (ligações entre IIA e VIIA são normalmente iônicas, não covalentes).
- d) falsa (ligação metálica ocorre também entre metais diferentes — ver ligas).
- e) falsa (
é trigonal piramidal, não plana triangular).
Com isso, indicou-se qual alternativa contém a afirmação correta sem ambiguidade.
Resposta
a)