Escreva as estruturas de Lewis e diga se as seguintes moléculas são polares ou apolares:
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para a molécula
: (1) escrever a(s) estrutura(s) de Lewis e (2) dizer se a molécula é polar ou apolar.
Informações relevantes dadas pelo enunciado: temos um átomo de boro ( ) ligado a três átomos de flúor (
). Nada mais foi dado, então devemos usar apenas os elétrons de valência dos átomos para montar a estrutura de Lewis.
Informações relevantes dadas pelo enunciado: temos um átomo de boro (
Passo 2
Contagem de elétrons de valência (passo obrigatório para desenhar Lewis):
- Boro tem
elétrons de valência. Escrevemos isso como . - Cada flúor tem
elétrons de valência. Como há flúores, somam .
Total de elétrons de valência disponíveis:
Vou trabalhar com esses
elétrons para montar a estrutura.
Passo 3
Esqueleto e ligações iniciais: colocamos o átomo menos eletronegativo (o
) no centro e ligamos cada
a ele por uma ligação simples. Cada ligação simples usa
elétrons. Para
ligações:
Restam elétrons para distribuir como pares solitários:
Passo 4
Distribuição dos pares solitários: os átomos mais eletronegativos (os
) recebem primeiro os pares solitários para completar o octeto. Cada
precisa de
elétrons (três pares) além da ligação com o
para completar
elétrons ao redor dele. Então atribuimos:
que é exatamente o que restava. Após isso não sobram elétrons para o boro. Portanto a estrutura final tem:
- cada
: uma ligação simples com + três pares solitários (totalizando 8 elétrons ao redor do ); -
: três ligações simples, nenhum par solitário (totalizando 6 elétrons ao redor do ).
Descrição textual da estrutura de Lewis (forma simples): o boro no centro ligado por três ligações simples a três átomos de flúor; cada flúor possui três pares solitários. Em palavras:
com os três
ao redor do
, cada
tendo três pares de elétrons não-ligantes.
Passo 5
Cálculo das cargas formais para verificar se a estrutura é razoável: usamos a fórmula
onde
é o número de elétrons de valência do átomo.
Para o
:
Para cada
:
Todas as cargas formais são zero, então a estrutura com três ligações simples e pares em cada
é a estrutura de Lewis adequada (apesar de o
não completar o octeto).
Passo 6
Geometria molecular e polaridade: VSEPR e cancelamento de dipolos explicado passo a passo.
- Número de regiões de elétrons ligantes ao redor de
: (três ligações simples), e não há pares solitários no . Pelo modelo VSEPR isso dá geometria trigonal plana com ângulos entre as ligações. - Cada ligação
é polar porque o é muito mais eletronegativo que o ; logo existe uma direção preferencial para o dipolo em cada ligação (do para o ). - Entretanto, como são três ligações idênticas dispostas simetricamente em torno do boro a
, os três vetores-dipolo (iguais em módulo) somam vetorialmente a zero. Intuição vetorial simples: três vetores de mesma magnitude espaçados por no plano têm soma nula. - Resultado: apesar das ligações individuais serem polares, a molécula inteira tem somatória de momentos dipolares zero — portanto é apolar (molecularmente não polar).
Passo 7
Observação adicional (útil para prova, sem mudar a resposta): frequentemente se menciona que
em
está “deficiente” em elétrons (tem apenas
elétrons) e que há alguma estabilização por interação
dos flúores com o boro (caráter parcial de dupla ligação por ressonância / back-bonding). Isso modifica detalhes de ligações (comprimentos e energias) mas não altera a simetria trigonal plana nem o fato de que a molécula é apolar.
Resposta
Lewis: boro no centro com três ligações simples a três átomos de flúor; cada
tem três pares solitários (o
fica com 6 elétrons).
Polaridade: apolar.
Polaridade: apolar.