Considere as seguintes espécies no estado gasoso: \mathrm{BF}_{3}, \mathrm{SnF}_{3}{ }^{-}, \mathrm{BrF}_{3}, \mathrm{KrF}_{4} e \mathrm{BrF}_{5}. Para cada uma delas, qual é a hibridização do átomo central e qual o nome da geometria molecular?

Passo 1

O enunciado pede, para cada uma das espécies abaixo, a hibridização do átomo central e o nome da geometria molecular:
\mathrm{BF}_3,\\ \mathrm{SnF}_3^{-},\\ \mathrm{BrF}_3,\\ \mathrm{KrF}_4,\\ \mathrm{BrF}_5.
As informações relevantes que temos (só as fórmulas das espécies) são exatamente essas fórmulas; devemos usar as regras de Lewis/VSEPR para descobrir quantos pares eletrônicos (ligações e pares isolados) existem ao redor do átomo central, e a partir disso determinar a hibridização e a geometria molecular.

Passo 2

Vou explicar o método passo a passo (calma, eu seguro tua mão aqui). Para cada espécie seguiremos estes passos:
  1. Contar os elétrons de valência totais da espécie (somar elétrons de cada átomo e considerar a carga).
  2. Desenhar a estrutura de ligação simples básica (assumir que cada ligação simples consome 2 elétrons).
  3. Distribuir os elétrons restantes como pares isolados, preferindo completar octetos dos átomos eletronegativos (F).
  4. Determinar quantos domínios eletrônicos existem ao redor do átomo central (cada ligação simples conta como 1 domínio; cada par isolado no centro conta como 1 domínio).
  5. Usar a correspondência domínios \rightarrow geometria e hibridização:
    • 3 domínios: geometria eletrônica e molecular = trigonal planar; hibridização \mathrm{sp}^2.
    • 4 domínios: geometria eletrônica = tetraédrica; molecular depende de pares isolados; hibridização \mathrm{sp}^3.
    • 5 domínios: geometria eletrônica = bipirâmide trigonal; hibridização \mathrm{sp}^3\mathrm{d}.
    • 6 domínios: geometria eletrônica = octaédrica; hibridização \mathrm{sp}^3\mathrm{d}^2.
  6. Ajustar a geometria molecular levando em conta a posição preferencial dos pares isolados (por exemplo, em uma bipirâmide trigonal, pares isolados preferem posições equatoriais).
Vou aplicar isso em cada espécie mostrando as contas detalhadas.

Passo 3

Para contar elétrons de valência totais usamos:
\text{elétrons totais} = \sum (\text{elétrons de valência de cada átomo}) + (\text{carga})ééêá
Lembrando: cada ligação simples consome 2 elétrons; cada átomo de flúor precisa completar 8 elétrons (3 pares isolados + 1 ligação) na maioria dos compostos normais. Vamos aplicar isto.

Passo 4

  1. Contagem de elétrons de valência:
\text{B: }3,\quad \text{F: }7\times 3=21\quad\Rightarrow\quad \text{total}=3+21=24\\ \text{elétrons}.é
  1. Três ligações B–F consomem 3\times 2=6 elétrons; sobrando 24-6=18 elétrons para pares isolados, que serão colocados nos três F (cada F recebe 3 pares =6 elétrons), usando 3\times 6=18. Não sobra elétron para B.
  2. Ao redor de B: existem 3 ligações e 0 pares isolados. Então domínios eletrônicos = 3.
  3. Domínios =3 implica geometria trigonal planar e hibridização \mathrm{sp}^2.
    Observação didática: em \mathrm{BF}_3, o boro fica com apenas 6 elétrons em muitas representações — ou seja, é deficiente de octeto; isso é habitual para elementos do grupo 13 em compostos como este.

Passo 5

  1. Contagem de elétrons de valência:
\text{Sn: }4,\quad \text{F: }7\times 3=21,\quad \text{carga }-1\Rightarrow \text{total}=4+21+1=26\\ \text{elétrons}.é
(Expliquei: peguei \text{Sn}=4 por ser elemento do grupo 14; somei +1 por causa da carga negativa.)
2. Três ligações Sn–F usam 3\times 2=6 elétrons; sobra 26-6=20 elétrons.
3. Cada F precisa de 6 elétrons em pares isolados ( 3 pares), total 3\times 6=18. Subtraindo: 20-18=2 elétrons restantes, que formam 1 par isolado no átomo central Sn.
4. Ao redor de Sn: 3 ligações \,+\, 1 par isolado \Rightarrow domínios eletrônicos =4.
5. Domínios =4 implica geometria eletrônica tetraédrica; com 1 par isolado a geometria molecular é trigonal piramidal. Hibridização correspondente: \mathrm{sp}^3.
Comentário prático: portanto \mathrm{SnF}_3^{-} tem o ânion com Sn no centro, um par isolado e três ligantes, sendo trigonal piramidal.

Passo 6

  1. Contagem de elétrons de valência:
\text{Br: }7,\quad \text{F: }7\times 3=21\quad\Rightarrow\quad \text{total}=7+21=28\\ \text{elétrons}.é
  1. Três ligações Br–F usam 6 elétrons; sobra 28-6=22.
  2. Os 3 átomos F “consomem” 3\times 6=18 elétrons como pares isolados; sobrando 22-18=4 elétrons, que equivalem a 2 pares isolados no bromo.
  3. Ao redor de Br: 3 ligações + 2 pares isolados \Rightarrow domínios eletrônicos =5.
  4. Domínios =5 implica geometria eletrônica bipirâmide trigonal e hibridização \mathrm{sp}^3\mathrm{d}.
  5. Posicionamento dos pares isolados: em uma bipirâmide trigonal, pares isolados preferem posições equatoriais (menor repulsão). Colocando os dois pares isolados em posições equatoriais, os três ligantes ocupam duas posições axiais e uma equatorial, resultando na geometria molecular em forma de “T” (T-shaped).
    Resultado: \mathrm{BrF}_3 é T-shaped, hibridização \mathrm{sp}^3\mathrm{d}.

Passo 7

  1. Contagem de elétrons de valência:
\text{Kr: }8,\quad \text{F: }7\times 4=28\quad\Rightarrow\quad \text{total}=8+28=36\\ \text{elétrons}.é
  1. Quatro ligações Kr–F usam 4\times 2=8 elétrons; sobra 36-8=28.
  2. Os 4 F tomam 4\times 6=24 elétrons como pares isolados; sobra 28-24=4 elétrons = 2 pares isolados no Kr.
  3. Ao redor de Kr: 4 ligações + 2 pares isolados \Rightarrow domínios eletrônicos =6.
  4. Domínios =6 implica geometria eletrônica octaédrica e hibridização \mathrm{sp}^3\mathrm{d}^2.
  5. Posicionamento dos 2 pares isolados: para minimizar repulsão, pares isolados ocupam posições opostas (axiais opostas) no octaedro; os quatro ligantes ocupam o plano equatorial, formando assim uma geometria molecular quadrado planar (square planar).
    Resultado: \mathrm{KrF}_4 tem geometria molecular quadrado planar e hibridização \mathrm{sp}^3\mathrm{d}^2.

Passo 8

  1. Contagem de elétrons de valência:
\text{Br: }7,\quad \text{F: }7\times 5=35\quad\Rightarrow\quad \text{total}=7+35=42\\ \text{elétrons}.é
  1. Cinco ligações Br–F usam 5\times 2=10 elétrons; sobra 42-10=32.
  2. Os 5 F tomam 5\times 6=30 elétrons em pares isolados; sobra 32-30=2 elétrons = 1 par isolado no Br.
  3. Ao redor de Br: 5 ligações + 1 par isolado \Rightarrow domínios eletrônicos =6.
  4. Domínios =6 implica geometria eletrônica octaédrica e hibridização \mathrm{sp}^3\mathrm{d}^2.
  5. Com 1 par isolado em um vértice do octaedro e cinco ligantes ao redor, a geometria molecular resultante é pirâmide quadrada (square pyramidal).
    Resultado: \mathrm{BrF}_5 é square pyramidal, hibridização \mathrm{sp}^3\mathrm{d}^2.

Passo 9

  • Regra prática: conte elétrons, faça ligações simples, coloque pares isolados nos átomos mais eletronegativos primeiro (geralmente F), o que sobrar vai para o átomo central. Depois conte domínios.
  • Lembre: domínios = ligações simples + pares isolados no átomo central (ligações múltiplas contam como 1 domínio).
  • Mapeamento domínios→hibridização é o essencial para acertar rápido em prova.
  • Se travar, faça a contagem de elétrons explicitamente como eu fiz — isso evita erros por suposição.

Resposta

\mathrm{BF}_3: hibridização \mathrm{sp}^2; geometria molecular trigonal planar
\mathrm{SnF}_3^{-}: hibridização \mathrm{sp}^3; geometria molecular trigonal piramidal
\mathrm{BrF}_3: hibridização \mathrm{sp}^3\mathrm{d}; geometria molecular T-shaped
\mathrm{KrF}_4: hibridização \mathrm{sp}^3\mathrm{d}^2; geometria molecular quadrado planar
\mathrm{BrF}_5: hibridização \mathrm{sp}^3\mathrm{d}^2; geometria molecular pirâmide quadrada

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