Discuta a ligação e geometrias das moléculas abaixo, representando sua estrutura de Lewis, geometria dos arranjos de elétrons, geometria molecular e tipo de hibridização do átomo central (mostre a distribuição eletrônica do átomo central antes e depois da hibridização.)
Passo 1
Beleza, a questão pede pra gente falar da ligação e das geometrias da molécula BrF₃. Isso envolve:
- Fazer a estrutura de Lewis (contar elétrons de valência e distribuir)
- Identificar o arranjo de elétrons ao redor do bromo (VSEPR)
- Dizer a geometria molecular (forma real)
- Ver qual hibridização o Br faz, mostrando sua configuração eletrônica antes e depois.
Vamos usar conceitos de contagem de elétrons, teoria VSEPR (repulsão de pares de elétrons) e hibridização de orbitais atômicos.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência e estrutura de Lewis:
- Br tem 7 elétrons de valência. Cada F tem 7, e são 3 F → total = 7 + 3·7 = 28 elétrons de valência.
- Cada F vai ficar com um par de elétrons ligado ao Br e três pares livres (para completar octeto).
- 3 ligações Br–F: usam 3·2 = 6 elétrons.
- Os 3 F consomem 3·6 = 18 elétrons em pares não ligantes.
- Sobra 28 – (6+18) = 4 elétrons, que ficam como 2 pares solitários no Br.
Em LaTeX, a estrutura de Lewis (mostrando pares livres “:” e ligações “–”) fica assim:
:F:
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:F–Br–F:
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:F:
Ou mais formal:
:F:
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:F–Br–F:
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:F:
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:F:
Com 2 pares isolados no Br.
Passo 3
Arranjo de elétrons (VSEPR):
- O Br tem 5 “regiões de densidade” (3 ligações + 2 pares isolados).
- Cinco regiões querem ocupar vértices de um bipirâmide trigonal para minimizar repulsão.
Logo, o arranjo eletrônico é bipirâmide trigonal.
Passo 4
Geometria molecular (forma da molécula):
- Dos 5 vértices, 3 são ocupados por átomos de F e 2 por pares isolados.
- Os pares isolados preferem posições equatoriais (menor repulsão), sobrando os 3 F: um em cima, dois embaixo, resultando numa forma em “T”.
- Ângulos aproximados Br–F = 90° entre ligações axial-equatorial e ~120° entre equatoriais (mas temos só 3 ligantes, então vemos ~90° e ~180°).
Passo 5
Hibridização do Br:
- Estado fundamental do Br:
Br: [Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p⁵ - Precisamos de 5 orbitais híbridos para acomodar 5 regiões de densidade.
- Promove-se um elétron de 4p para 4d e então hibridiza:
- Configuração após promoção: 4s¹ 4p³ 4d¹
- Hibridização sp³d → combina 1 orbital s + 3 p + 1 d = 5 orbitais equivalentes.
- Cada orbital híbrido sp³d ocupa uma região (3 ligantes, 2 pares livres).
Resposta
- Estrutura de Lewis: Br no centro com 3 ligações simples a F e 2 pares solitários.
- Arranjo de elétrons: bipirâmide trigonal.
- Geometria molecular: em “T” (T-shaped).
- Hibridização do átomo central (Br): sp³d (configuração antes: [Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p⁵; depois: 4s¹ 4p³ 4d¹ formando 5 orbitais sp³d).