1. Determine a geometria da molécula PC13.

Passo 1

O enunciado pede: determinar a geometria da molécula indicada como “PC13”. Vou interpretar isso como a molécula \mathrm{PCl_3} (tricloreto de fósforo), ou seja, um átomo central de fósforo ligado a três átomos de cloro. Informações dadas (ou inferidas do enunciado):
  • Fórmula considerada: \mathrm{PCl_3}.
  • Átomo central: \mathrm{P}.
  • Átomos ligados: três \mathrm{Cl}.

Passo 2

Contagem dos elétrons de valência (passo básico e crucial).
  • Fósforo ( \mathrm{P}) tem 5 elétrons de valência.
  • Cloro ( \mathrm{Cl}) tem 7 elétrons de valência cada.
    Logo o total de elétrons de valência é
\text{e}_{\text{val}} = 5 + 3\cdot 7 = 26.
Explicação curta: somam-se os elétrons de valência de todos os átomos porque é disso que dispomos para fazer ligações e pares isolados na estrutura de Lewis.

Passo 3

Montagem da estrutura de Lewis (esqueleto e distribuição de pares).
  1. Coloca-se \mathrm{P} como átomo central e liga-se os três \mathrm{Cl} a ele com ligações simples. Cada ligação simples consome 2 elétrons, então as três ligações usam
3 \times 2 = 6 \text{ elétrons}.é
  1. Restaram
26 - 6 = 20 \text{ elétrons}é
para distribuir como pares isolados.
3. Para completar o octeto de cada \mathrm{Cl}, coloca-se 3 pares isolados ( 6 elétrons) em cada cloro: isso consome
3 \times 6 = 18 \text{ elétrons}.é
  1. Sobram
20 - 18 = 2 \text{ elétrons},é
ou seja, um par isolado, que será colocado no átomo de \mathrm{P}.
Resultado: estrutura de Lewis com três ligações \mathrm{P}\!-\!\mathrm{Cl} e um par isolado em \mathrm{P}. Verificação rápida de cargas formais: para cada \mathrm{Cl},
\text{carga formal} = 7 - (6 + 1) = 0,
e para \mathrm{P},
\text{carga formal} = 5 - (2 + 3) = 0,
onde em \mathrm{P} contei 2 elétrons não-ligantes (o par isolado) e 3 elétrons vindos das três ligações (metade dos 6 elétrons das ligações). Todas cargas formais ficam nulas — boa indicação de estrutura razoável.

Passo 4

Aplicando VSEPR (regra para prever geometria).
  • Definição curta e útil: VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) diz que os pares de elétrons na camada de valência (pares ligados e pares isolados) se orientam para minimizar repulsão entre si — isso determina a geometria dos domínios eletrônicos.
  • Contagem de domínios eletrônicos no átomo central \mathrm{P}:
    • 3 domínios de ligação (três ligações simples \mathrm{P}\!-\!\mathrm{Cl}),
    • 1 domínio correspondente ao par isolado em \mathrm{P}.
    • Total de domínios eletrônicos = 3 + 1 = 4.
  • Para 4 domínios eletrônicos, a geometria dos domínios eletrônicos é \text{tetraédrica}é (os quatro domínios ocupam os vértices de um tetraedro ideal).

Passo 5

Determinar a geometria molecular (forma observável pelos átomos).
  • Diferença importante: “geometria eletrônica” (disposição de todos os domínios eletrônicos) pode diferir da “geometria molecular” (disposição apenas dos átomos).
  • Aqui temos 4 domínios eletrônicos com 3 ligantes e 1 par isolado. A geometria molecular resultante, quando há um par isolado em um tetraedro com três ligantes, é chamada de \text{piramidal trigonal} (às vezes dito “piramidal”).
  • Intuição visual: imagine um triângulo de três cloros formando a base e o fósforo saindo acima desse plano como vértice — isso é uma pirâmide triangular.

Passo 6

Efeito do par isolado nos ângulos de ligação e observação experimental.
  • Pares isolados ocupam mais espaço que pares ligantes, porque estão mais localizados ao redor do átomo central e exercem maior repulsão sobre pares ligação–par ligação.
  • Assim, os ângulos \mathrm{Cl}\!-\!\mathrm{P}\!-\!\mathrm{Cl} ficam ligeiramente menores que o ângulo tetraédrico ideal 109{,}5^\circ.
  • Para \mathrm{PCl_3} o ângulo de ligação experimental típico fica na faixa de aproximadamente 100^\circ (ou seja, claramente menor que 109{,}5^\circ) — isso é compatível com a presença de um par isolado em \mathrm{P}.

Passo 7

Resumo final didático (como resolver no exame, passo a passo):
  1. Contar elétrons de valência totais.
  2. Montar esqueleto com ligações simples.
  3. Distribuir pares isolados para completar octetos dos halogênios primeiro, sobrando pares para o átomo central.
  4. Contar domínios eletrônicos no átomo central (ligações simples, múltiplas contam como um domínio cada; pares isolados contam também).
  5. Usar tabela VSEPR: 2 domínios → linear; 3 → trigonal plana; 4 → tetraédrica; etc.
  6. Converter geometria eletrônica em geometria molecular retirando-se os pares isolados do “esqueleto” visível (por exemplo, tetraédrica com 1 par isolado → piramidal trigonal).
  7. Concluir e, se necessário, estimar os ângulos de ligação (pares isolados comprimem ângulos).
Vai dar certo — respira e faz esses passos sempre que aparecer uma molécula parecida. Boa sorte!

Resposta

Geometria eletrônica: \text{tetraédrica}é\nGeometria molecular: \text{piramidal trigonal} (um par isolado no \mathrm{P})\nÂngulo de ligação \mathrm{Cl}\!-\!\mathrm{P}\!-\!\mathrm{Cl}: aproximadamente 100^\circ (menor que 109{,}5^\circ).

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