Diga qual a geometria molecular esperada para cada uma das moléculas abaixo:
Passo 1
O enunciado pede: identificar a geometria molecular esperada para a molécula
. Informação dada: a fórmula molecular é
(um átomo de boro ligado a três átomos de flúor). Não há outras informações no enunciado.
Passo 2
Primeiro vamos construir a estrutura de Lewis — isso mostra como os elétrons de valência se distribuem na molécula e é a base para aplicar a regra VSEPR (que determina a geometria). Explico o que é elétron de valência: são os elétrons da camada mais externa de um átomo, os que participam de ligações químicas. Para cada átomo, usamos o número de elétrons de valência na sua coluna da Tabela Periódica.
Passo 3
Contagem dos elétrons de valência (tudo em TeX):
- Boro:
tem elétrons de valência, ou seja . - Flúor: cada
tem elétrons de valência, e há três , então total dos fluoros é .
Total de elétrons de valência na molécula:
Passo 4
Montagem da estrutura de ligação básica:
- Coloca-se o átomo menos eletronegativo (o boro) no centro e liga-se cada
ao por uma ligação simples. Cada ligação simples usa elétrons. - Temos
ligações B–F, que usam elétrons. - Restam
elétrons para distribuir como pares isolados (lone pairs).
Passo 5
Distribuição dos elétrons restantes para completar octetos dos átomos terminais:
- Cada átomo de
precisa completar o octeto (ter elétrons ao redor). Após a ligação simples, cada já tem elétrons na ligação, então precisa de mais elétrons = pares isolados. - Para os três
: elétrons, que é exatamente o que restava. - Resultado: cada
tem três pares isolados; o fica com apenas três ligações, ou seja com elétrons em sua camada de valência (não completa o octeto). Isso é comum para o boro (moléculas com boro frequentemente são deficiêntes em elétrons).
Passo 6
Aplicando a regra VSEPR (explicada):
- VSEPR significa que os domínios eletrônicos (ligações ou pares isolados) em torno do átomo central se organizam no espaço para minimizar repulsões entre eles.
- Conta-se o número de domínios eletrônicos ao redor do átomo central: cada ligação simples conta como um domínio; cada par isolado no átomo central também contaria como um domínio.
- No caso de
, no átomo central há domínios (as três ligações B–F) e pares isolados. - Três domínios eletrônicos sem pares isolados dispõem-se em um plano formando um triângulo equilátero para minimizar repulsões — essa disposição é chamada de geometria eletrônica trigonal plana, e a geometria molecular (a forma dos átomos) também é trigonal plana.
- Os ângulos de ligação ideais entre as ligações são
.
Passo 7
Comentário sobre hibridização (útil para entender orbitais e forma):
- Para entender qualitativamente os orbitais envolvidos, conta-se o número de orbitais híbridos necessários: o número de domínios eletrônicos ao redor do átomo central é
, portanto a hibridização do boro costuma ser . - Explicando
: significa que um orbital e dois orbitais se combinam para formar três orbitais híbridos equivalentes, dispostos no plano com ângulos de . Esses orbitais híbridos formam as três ligações B–F.
Passo 8
Observações finais úteis para prova (sem complicar demais):
- As pares isolados em cada flúor não alteram a geometria central porque estão nos átomos terminais, não no átomo central.
- Apesar de o boro não ter octeto completo (só
elétrons), a geometria prevista por VSEPR e observada experimentalmente é trigonal plana. - Resumo prático para a prova: ao ver
, conte domínios em B (são ), aplique VSEPR → trigonal plana, ângulo , hibridização .
Resposta
Geométrica molecular: trigonal plana.
Geometria eletrônica: trigonal plana.
Hibridização do B: .
Ângulo de ligação: .
Geometria eletrônica: trigonal plana.
Hibridização do B:
Ângulo de ligação: