Quais dentre as seguintes espécies, você esperaria que se comportassem como eletrófilos e quais como nucleófilos?
\mathrm{BF}_{3}

Passo 1

O enunciado pede que eu classifique se a espécie dada se comportaria como eletrófilo ou como nucleófilo. A espécie fornecida é \mathrm{BF_3}.
Informações relevantes do enunciado: temos apenas a fórmula \mathrm{BF_3} e preciso dizer se ela age como eletrófilo (aceita par de elétrons) ou como nucleófilo (doa par de elétrons).

Passo 2

O que significam “eletrófilo” e “nucleófilo” — explicação básica e intuitiva.
  • Um eletrófilo é, de forma prática, uma espécie que “gosta de elétrons”: aceita um par de elétrons de outra espécie para formar uma ligação. Em teoria de Lewis, um eletrófilo é um ácido de Lewis (aceita par de elétrons). Exemplo simples: \mathrm{H^+} é eletrófilo porque não tem elétrons para compartilhar e aceita um par de uma base.
  • Um nucleófilo é uma espécie que tem um par de elétrons disponível e os doa para formar uma ligação (é uma base de Lewis). Exemplo: \mathrm{NH_3} tem um par de elétrons em nitrogênio e age como nucleófilo quando coordena a um ácido de Lewis.
    Esses conceitos ajudam a prever reações: nucleófilos atacam centros eletrófilos; eletrófilos recebem pares de elétrons.

Passo 3

Construção da estrutura de Lewis de \mathrm{BF_3} passo a passo (contagem de elétrons).
  • Número de elétrons de valência: boro tem 3 e cada flúor tem 7. Total: 3 + 3\cdot 7 = 3 + 21 = 24
elétrons de valência.
  • Montagem: faz-se três ligações simples \mathrm{B-F}. Cada ligação usa 2 elétrons, então 3 ligações usam 6 elétrons. Restam 24-6=18 elétrons.
  • Distribuição: coloca-se pares isolados em cada átomo de flúor até completar o octeto deles. Cada F precisa de mais 6 elétrons (além do par compartilhado), então os três F consomem 3\cdot 6 = 18 elétrons. Isso usa os 18 restantes.
    Resultado: cada átomo de F tem octeto completo; o B fica ligado a três F por ligações simples e, portanto, tem apenas 6 elétrons ao redor (não completa o octeto).

Passo 4

Consequência importante do passo anterior: o boro está com octeto incompleto — o que isso significa para reatividade?
  • Ter apenas 6 elétrons em torno do boro implica que existe um orbital vazio (um orbital p de boro disponível) que pode aceitar um par de elétrons de outra espécie. Isso é exatamente a característica de um ácido de Lewis — aceita par de elétrons.
  • Portanto, \mathrm{BF_3} tende a agir como eletrófilo: aceita um par de elétrons de um nucleófilo (por exemplo, \mathrm{NH_3}). A reação de coordenação típica é: \mathrm{BF_3} + :\mathrm{NH_3} \longrightarrow \mathrm{F_3B\!-\!NH_3}
onde os dois pontos em :\mathrm{NH_3} representam o par livre de nitrogênio doador. Isso mostra concretamente o papel de \mathrm{BF_3} como acceptor de par (eletrófilo).

Passo 5

E será que \mathrm{BF_3} pode agir como nucleófilo? análise dos possíveis doadores de elétrons na molécula.
  • O boro em \mathrm{BF_3} não tem par de elétrons não ligados para doar; portanto o próprio centro \mathrm{B} não é nucleofílico.
  • As ligantes flúor têm pares de elétrons, mas são muito eletronegativas e puxam densidade eletrônica para si; além disso, nas condições normais esses pares estão fortemente ligados ao F e não são “disponíveis” para doar de forma eficaz para outro centro eletrofílico. Ou seja, os átomos de F na \mathrm{BF_3} não tornam a molécula um nucleófilo prático.
  • Existe ainda um ponto sutil: algum grau de interação do tipo “backbonding” das orbitais p do flúor para o boro (doação parcial de pares de F para o orbital vazio de B) reduz um pouco a deficiência eletrônica do B, diminuindo intensidade ácida; porém isso não transforma \mathrm{BF_3} em nucleófilo — apenas modera sua acidez de Lewis. Em química prática \mathrm{BF_3} é conhecido e usado como catalisador ácido de Lewis (eletrófilo), por exemplo em reações de Friedel–Crafts e formação de adutos com bases de Lewis.

Passo 6

Resumo didático e regra de bolso para prova.
  • Regra prática: se um átomo central tem menos de 8 elétrons (octeto incompleto) e um orbital vazio, espere comportamento de eletrófilo (ácido de Lewis).
  • Se uma espécie tem um par de elétrons não ligado e facilidade de doá-lo, espere comportamento de nucleófilo (base de Lewis).
    Aplicando ao caso: \mathrm{BF_3} tem boro com 6 elétrons (octeto incompleto) e orbital vazio → eletrófilo.

Resposta

\mathrm{BF_3}: eletrófilo (age como ácido de Lewis), não nucleófilo.

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