Escreva a estrutura de Lewis para No caso em que houver mais que uma estrutura de ressonância importante, dê todas as suas contribuições. Determine a geometria do átomo central usando a teoria RPECV.
Passo 1
O que o enunciado pede:
- Escrever a estrutura de Lewis de
. - Indicar todas as estruturas de ressonância importantes (se houver).
- Determinar a geometria do átomo central usando a teoria RPECV.
Informações relevantes fornecidas (implícitas no composto):
- Fórmula molecular:
. - Elementos envolvidos: fósforo (
) e flúor ( ).
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência (passo fundamental para a estrutura de Lewis). Vou mostrar como contar e o porquê de cada número.
- O fósforo tem
elétrons de valência (porque está no grupo ). - Cada flúor tem
elétrons de valência (grupo ). - Há
átomos de flúor.
Total de elétrons de valência:
Então temos
elétrons para usar na estrutura de Lewis.
Passo 3
Montagem da estrutura esqueleto (regra prática): o átomo menos eletronegativo (aqui
) fica no centro e liga-se aos outros átomos por ligações simples inicialmente.
- Coloco
no centro e cinco átomos ao redor, cada um ligado ao por uma ligação simples. Cada ligação simples consome elétrons.
Elétrons usados nas ligações:
Elétrons restantes para distribuir:
Passo 4
Distribuição dos elétrons restantes para completar os octetos dos átomos terminais (as regras básicas de Lewis: primeiro satisfaz os octetos dos terminais).
- Cada
precisa de um total de elétrons em torno dele (oito no total: a ligação conta com ). Como cada já participa de uma ligação (2 elétrons), precisa de mais elétrons como pares isolados para completar o octeto. - Para
átomos de : elétrons, que é exatamente o número de elétrons restantes que tínhamos.
Logo, coloco
pares isolados (ou
elétrons) em cada
. Isso usa todos os
elétrons.
Resumo da distribuição:
- Ligações:
ligações simples . - Pares isolados: cada
tem pares isolados. -
não fica com pares isolados na melhor estrutura prevista.
Passo 5
Verificação de cargas formais (para checar se a estrutura é razoável). Vou ensinar a fórmula e calcular.
Fórmula da carga formal:
- Para um átomo de
numa ligação simples (tem elétrons não ligantes e participa de elétrons em ligação):
- Para o
central (tem elétrons não ligantes e participa de elétrons em ligações, ou seja, ligações):
Todas as cargas formais são
, então a estrutura com cinco ligações simples e pares nos fluoretos é consistente e energeticamente favorável.
Passo 6
Comentário sobre o octeto do fósforo (por que
aparece com 10 elétrons ao seu redor)
- Na estrutura encontrada, o fósforo está rodeado por
pares ligantes (total de elétrons), então o fósforo tem um “octeto expandido”. - Regra prática: elementos do terceiro período em diante (como
, período ) podem acomodar mais de elétrons formalmente ao redor devido à maior disponibilidade de orbitais e à química desses elementos. Portanto não há problema em ter elétrons no modelo de Lewis. - Isso é comum em compostos como
, etc.
Passo 7
RPECV (VSEPR) — como usar a teoria e aplicar ao caso passo a passo
- Ideia básica da RPECV: os pares eletrônicos da camada de valência ao redor do átomo central (pares ligantes + pares não ligantes) se posicionam de forma a minimizar repulsões. Cada “domínio eletrônico” (uma ligação simples, dupla, tripla conta como um domínio; pares isolados contam como um domínio cada) determina a geometria eletrônica.
- Passos aplicados:
- Contar domínios eletrônicos ao redor do átomo central.
- Aqui o
tem ligações simples e pares não ligantes. - Portanto o número de domínios eletrônicos é
.
- Aqui o
- Consultar a tabela básica de RPECV (resumo):
-
domínios → linear. -
domínios → trigonal planar. -
domínios → tetraédrica. -
domínios → bipirâmide trigonal. -
domínios → octaédrica.
-
- Para
domínios e pares isolados, a geometria eletrônica e molecular é a “bipirâmide trigonal” (em inglês, “trigonal bipyramidal”).
- Contar domínios eletrônicos ao redor do átomo central.
Passo 8
Descrição da geometria obtida e ângulos de ligação (informações úteis para a prova)
- Geometria do átomo central
: bipirâmide trigonal. - Detalhes geométricos:
- Há dois positions axiais (opostos entre si) e três posições equatoriais formando um plano triangular.
- Ângulos típicos:
- No caso de
especificamente: - Os dois
axiais costumam ter ligações um pouco mais longas que os três equatoriais (devido a maiores repulsões com os três domínios equatoriais). - No estado dinâmico (temperatura ambiente), ocorre o mecanismo de pseudorotação de Berry, que torna os cinco
equivalentes em média (importante conceitualmente, mas a geometria instantânea é bipirâmide trigonal).
- Os dois
Passo 9
Ressonância e conclusão final sobre estruturas alternativas
- Ressonância: não há estruturas de ressonância relevantes para
no sentido clássico (troca de posições de pares eletrônicos entre átomos que leve a múltiplas estruturas com energias comparáveis). A melhor e única estrutura de Lewis importante é a com cinco ligações simples e pares isolados nos fluoretos. - Conclusão: a estrutura de Lewis é
central ligado por cinco ligações simples a cinco , cada com três pares isolados; a geometria do átomo central segundo RPECV é bipirâmide trigonal.
Resposta
Estrutura de Lewis: átomo
central ligado por cinco ligações simples a cinco átomos
; cada
possui
pares isolados (total de
elétrons de valência distribuídos).
Geometria do átomo central (RPECV): bipirâmide trigonal (trigonal bipyramidal), com ângulos entre equatoriais e
entre axial e equatorial.
Geometria do átomo central (RPECV): bipirâmide trigonal (trigonal bipyramidal), com ângulos