Escreva as estruturas de Lewis e diga se as seguintes moléculas são polares ou apolares:
\mathrm{BF}_{3}

Passo 1

O enunciado pede duas coisas para a molécula \mathrm{BF}_3: (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 ( \mathrm{B}) ligado a três átomos de flúor ( \mathrm{F}). Nada mais foi dado, então devemos usar apenas os elétrons de valência dos átomos para montar a estrutura de Lewis.

Passo 2

Contagem de elétrons de valência (passo obrigatório para desenhar Lewis):
  • Boro tem \;3\; elétrons de valência. Escrevemos isso como \;V_{\mathrm{B}}=3\;.
  • Cada flúor tem \;7\; elétrons de valência. Como há \;3\; flúores, somam \;3\cdot7=21\;.
    Total de elétrons de valência disponíveis:
V_{\text{total}} = 3 + 3\cdot7 = 24\\ \text{elétrons}.é
Vou trabalhar com esses 24 elétrons para montar a estrutura.

Passo 3

Esqueleto e ligações iniciais: colocamos o átomo menos eletronegativo (o \mathrm{B}) no centro e ligamos cada \mathrm{F} a ele por uma ligação simples. Cada ligação simples usa 2 elétrons. Para \;3\; ligações:
\text{elétrons em ligações} = 3\cdot 2 = 6.éçõ
Restam elétrons para distribuir como pares solitários:
\text{elétrons restantes} = 24 - 6 = 18.é

Passo 4

Distribuição dos pares solitários: os átomos mais eletronegativos (os \mathrm{F}) recebem primeiro os pares solitários para completar o octeto. Cada \mathrm{F} precisa de 6 elétrons (três pares) além da ligação com o \mathrm{B} para completar 8 elétrons ao redor dele. Então atribuimos:
3\\ \text{átomos de F}\times 6\\ \text{elétrons por F} = 18\\ \text{elétrons},áéé
que é exatamente o que restava. Após isso não sobram elétrons para o boro. Portanto a estrutura final tem:
  • cada \mathrm{F}: uma ligação simples com \mathrm{B} + três pares solitários (totalizando 8 elétrons ao redor do \mathrm{F});
  • \mathrm{B}: três ligações simples, nenhum par solitário (totalizando 6 elétrons ao redor do \mathrm{B}).
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: \mathrm{F}-\mathrm{B}-\mathrm{F} com os três \mathrm{F} ao redor do \mathrm{B}, cada \mathrm{F} tendo três pares de elétrons não-ligantes.

Passo 5

Cálculo das cargas formais para verificar se a estrutura é razoável: usamos a fórmula
\text{carga formal} = V - N_{\text{não-ligantes}} - \tfrac{1}{2}N_{\text{ligantes}},ã
onde V é o número de elétrons de valência do átomo.
Para o \mathrm{B}:
V=3,\quad N_{\text{não-ligantes}}=0,\quad N_{\text{ligantes}}=6\\ (\text{três ligações}).ãêçõ
\text{CF}_{\mathrm{B}} = 3 - 0 - \tfrac{1}{2}\cdot 6 = 3 - 3 = 0.
Para cada \mathrm{F}:
V=7,\quad N_{\text{não-ligantes}}=6,\quad N_{\text{ligantes}}=2\\ (\text{uma ligação}).ãçã
\text{CF}_{\mathrm{F}} = 7 - 6 - \tfrac{1}{2}\cdot 2 = 7 - 6 - 1 = 0.
Todas as cargas formais são zero, então a estrutura com três ligações simples e pares em cada \mathrm{F} é a estrutura de Lewis adequada (apesar de o \mathrm{B} 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 \mathrm{B}: \;3\; (três ligações simples), e não há pares solitários no \mathrm{B}. Pelo modelo VSEPR isso dá geometria trigonal plana com ângulos \;120^\circ\; entre as ligações.
  • Cada ligação \mathrm{B}\!-\!\mathrm{F} é polar porque o \mathrm{F} é muito mais eletronegativo que o \mathrm{B}; logo existe uma direção preferencial para o dipolo em cada ligação (do \mathrm{B} para o \mathrm{F}).
  • Entretanto, como são três ligações idênticas dispostas simetricamente em torno do boro a 120^\circ, os três vetores-dipolo (iguais em módulo) somam vetorialmente a zero. Intuição vetorial simples: três vetores de mesma magnitude espaçados por 120^\circ 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 \mathrm{B} em \mathrm{BF}_3 está “deficiente” em elétrons (tem apenas 6 elétrons) e que há alguma estabilização por interação \pi 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 \mathrm{F} tem três pares solitários (o \mathrm{B} fica com 6 elétrons).
Polaridade: apolar.

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