O elemento fósforo (
) forma com o elemento cloro (
) as moléculas de tricloreto de fósforo e de pentacloreto de fósforo. Sobre estes compostos podemos dizer que:
a) O tricloreto de fósforo é uma molécula apolar, enquanto que o pentacloreto é polar.
b) As ligações entre fósforo e cloro são todas do tipo
no tricloreto de fósforo e do tipo
no pentacloreto.
c) O cloro, nestes compostos, apresenta 10 elétrons de valência.
d) A hibridização do fósforo é a mesma, em ambos os compostos.
e) Nenhum desses compostos apresenta geometria plana.
Explique:
a) O tricloreto de fósforo é uma molécula apolar, enquanto que o pentacloreto é polar.
b) As ligações entre fósforo e cloro são todas do tipo
c) O cloro, nestes compostos, apresenta 10 elétrons de valência.
d) A hibridização do fósforo é a mesma, em ambos os compostos.
e) Nenhum desses compostos apresenta geometria plana.
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e pede que se indique a alternativa correta entre (a)–(e):
- Elemento fósforo:
. - Elemento cloro:
. - Compostos:
(tricloreto de fósforo) e (pentacloreto de fósforo).
O que o enunciado pergunta: avaliar as afirmações (a) a (e) e dizer qual(is) é(são) verdadeira(s).
Informações relevantes explícitas do enunciado:
- Há que comparar polaridade das moléculas, tipos de ligação (
vs ), número de elétrons de valência do cloro nesses compostos, hibridização do fósforo e geometria (plana ou não) dos compostos.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência (explicação básica)
- Para decidir estruturas de Lewis e hibridização precisamos saber quantos elétrons de valência têm os átomos.
- Regra prática: o número de valência é igual ao número de elétrons na camada de valência (para elementos do bloco p, é o mesmo que o número do grupo na tabela periódica).
Aplicando:
- Fósforo:
está no grupo 15 → tem elétrons de valência. Escreverei isso como . - Cloro:
está no grupo 17 → tem elétrons de valência, .
Esses valores servem para montar as estruturas de Lewis de
e
.
Passo 3
Estrutura de Lewis e geometria de
(explicando passo a passo)
- Soma de elétrons de valência para
: - Montagem rápida: colocar
no centro ligado a 3 . Cada ligação simples usa 2 elétrons → elétrons usados. Restam elétrons para completar pares isolados, que vão preferencialmente nos cloros (cada precisa de 3 pares para completar octeto) e no que sobrar no fósforo. - Resultado típico: cada
tem 3 pares isolados (6 elétrons) e participa da ligação com (1 par compartilhado), totalizando o octeto; o fica com 3 ligações e 1 par isolado (par solitário). - Assim, em notação VSEPR temos um átomo central com 3 ligações e 1 par solitário:
. - Geometria segundo VSEPR: trigonal piramidal (não plana). O par isolado ocupa mais espaço do que uma ligação, empurrando as três ligações formando uma pirâmide com o P no vértice (ex.: ângulo aproximado
). - Polaridade: cada ligação P–Cl é polar (Cl mais eletronegativo que P), e por causa do par solitário a soma vetorial dos momentos dipolares não se anula → molécula polar. Conclusão:
é polar e não plana. - Hibridização (modelo simples de valência): 4 “domínios” eletrônicos (3 ligações + 1 par isolado) → hibridização aproximada
. As ligações P–Cl são ligações (compartilhamento de um par de elétrons sobre o eixo que une P e Cl).
Passo 4
Estrutura de Lewis e geometria de
(explicando passo a passo)
- Soma de elétrons de valência para
: - Montagem:
no centro ligado a 5 por ligações simples. Cada completa seu octeto com 3 pares isolados mais o par de ligação; o fósforo usa 5 pares de ligação. - Importante: fósforo é do terceiro período, pode “expandir o octeto” e acomodar 5 ligações (situação aceita para elementos a partir do nível
). - Geometria segundo VSEPR: sem pares isolados no central, 5 ligações →
→ trigonal bipiramidal. Configuração: 3 cloros equatoriais num plano (a 120° entre si) e 2 axiais perpendiculares ao plano (acima e abaixo). A molécula inteira não é plana porque existem dois átomos (os axiais) fora do plano equatorial. - Polaridade: como os 5 substituintes são iguais e a geometria é simétrica (disposição trigonal bipiramidal), os momentos de dipolo se cancelam globalmente →
é apolar (no estado molecular isolado). - Hibridização (modelo simples VB): frequentemente descrita como
ou para acomodar 5 orbitais híbridos; alternativa moderna: descrever as ligações axiais como ligações 3-centro-4-elétron (3c–4e) envolvendo orbitais p e orbitais sigma compartilhados, mas de forma alguma são ligações . Em resumo: todas as ligações P–Cl em são essencialmente ligações (ou podem ser descritas por modelos de ligações coordenadas/3c–4e), não ligações .
Passo 5
Avaliação das alternativas (uma a uma), com explicação clara e curta:
(a) “O tricloreto de fósforo é uma molécula apolar, enquanto que o pentacloreto é polar.”
- Pelo que vimos:
é polar; é apolar. A alternativa está invertida → falsa.
(b) “As ligações entre fósforo e cloro são todas do tipo
no tricloreto de fósforo e do tipo
no pentacloreto.”
- Em
as ligações são . Em as ligações também não são ; são essencialmente (ou podem ser descritas por ligações 3c–4e para as axiais), mas não são ligações . Logo a afirmação é falsa.
(c) “O cloro, nestes compostos, apresenta 10 elétrons de valência.”
- Cada átomo de
ligado a em ou tem 3 pares isolados (6 elétrons) mais 1 par de ligação (2 elétrons) → totalizando elétrons no nível de valência (o octeto). A afirmação de “10 elétrons de valência” está errada. Falsa.
(d) “A hibridização do fósforo é a mesma, em ambos os compostos.”
- Em
usamos (4 domínios). Em o modelo clássico usa (5 domínios). Portanto são diferentes. Falsa.
(e) “Nenhum desses compostos apresenta geometria plana.”
-
tem geometria trigonal piramidal (não plana). tem geometria trigonal bipiramidal: a molécula inteira não é planar (existem dois átomos axiais fora do plano). Assim, nenhum dos dois é totalmente plano → verdadeira.
Passo 6
Resumo final e motivação curta para decorar na prova:
- Lembre-se: contar elétrons de valência, montar Lewis, identificar domínios eletrônicos (
) e aplicar VSEPR resolve rapidamente geometria e polaridade. - Para ligações: P–Cl são ligações simples
; não confunda a capacidade do fósforo de expandir o octeto com formação de ligações . - Para checar planaridade, pergunte: “todos os átomos estão no mesmo plano?” — se não, não é planar.
Resposta
e) Nenhum desses compostos apresenta geometria plana.