Escreva uma fórmula tridimensional para cada uma das seguintes moléculas, utilizando o formalismo de cunha cheia e cunha tracejada. Indique os elétrons desemparelhados dos átomos correspondentes (exceto He C ). Se a molécula tiver um momento de dipolo resultante, indique seu sentido com uma seta. Se a molécula não tiver um momento de dipolo resultante, você deve indicar esse fato. (Ignore a pequena polaridade das ligações C-H ao resolver esse e outros problemas semelhantes.)
\mathrm{BCl}_{3}

Passo 1

O enunciado pede: representar tridimensionalmente a molécula \mathrm{BCl}_3 usando o formalismo de cunha cheia e cunha tracejada, indicar os elétrons desemparelhados dos átomos (quando houver), e indicar o sentido do momento de dipolo resultante ou afirmar que não há momento de dipolo resultante. Informações relevantes que o enunciado dá (implícitas pela fórmula): a molécula tem um bóron central e três átomos de cloro ligados a ele, fórmula molecular \mathrm{BCl}_3.

Passo 2

Contagem de elétrons de valência e montagem da estrutura de Lewis (aulas rápidas): cada átomo traz seus elétrons de valência. O bóron ( \mathrm{B}) tem 3 elétrons de valência e cada cloro ( \mathrm{Cl}) tem 7 elétrons de valência. Total:
3 + 3\times 7 = 3 + 21 = 24\\ \text{elétrons de valência.}éê
Para formar três ligações \mathrm{B}\!-\!\mathrm{Cl} usamos 3 pares de elétrons = 6 elétrons. Restam 24-6=18 elétrons, que serão distribuídos como pares não ligantes (lone pairs) principalmente nos átomos de \mathrm{Cl}. Cada \mathrm{Cl} recebe 3 pares não ligantes (6 elétrons) para completar octeto: 3\times 6 = 18 elétrons, batendo com a sobra. Portanto não sobra par de elétrons no B e não sobra elétron desemparelhado.

Passo 3

Estrutura de Lewis explícita (passo a passo): coloque \mathrm{B} central ligado a três \mathrm{Cl} por ligações simples. Cada \mathrm{Cl} tem três pares não ligantes. Formalmente:
  • Para \mathrm{B}: nenhum par não ligante; possui três ligações sigma com Cl.
  • Para cada \mathrm{Cl}: três pares isolados + um par compartilhado na ligação \mathrm{Cl}\!-\!\mathrm{B}.
    Cálculo de cargas formais (ensino rápido): carga formal = (elétrons de valência originais) − (elétrons não ligantes) − (metade dos elétrons de ligação). Para \mathrm{B}: 3 - 0 - 3 = 0. Para cada \mathrm{Cl}: 7 - 6 - 1 = 0. Logo cargas formais zero, estrutura estável dentro do esperado.

Passo 4

Geometria pela teoria VSEPR (aula didática): o átomo central \mathrm{B} tem três pares de ligação e zero pares isolados. Segundo VSEPR, três pares de ligação ao redor de um centro sem pares isolados organizam-se para minimizar repulsões em um plano com ângulos de 120^\circ — geometria trigonal plana. Em termos de hibridização, \mathrm{B} usa hibridação \mathrm{sp}^2: três orbitais híbridos \mathrm{sp}^2 orientados a 120^\circ no plano e um orbital p vazio perpendicular ao plano (importante para química de Lewis: \mathrm{BCl}_3 é ácido de Lewis porque o \mathrm{B} tem um orbital vazio).

Passo 5

Como fazer a representação tridimensional com cunha cheia/tracejada (dica prática para prova): normalmente usamos cunha cheia (solid wedge) para ligações que saem do plano em direção ao observador e cunha tracejada (dashed wedge) para as que entram para trás do plano. No caso de uma molécula trigonal planar como \mathrm{BCl}_3, todos os três átomos de \mathrm{Cl} e o átomo de \mathrm{B} estão no mesmo plano — então não há ligações fora do plano. Portanto:
  • A representação 3D apropriada é desenhar \mathrm{B} no centro e as três ligações \mathrm{B}\!-\!\mathrm{Cl} como linhas no plano separadas por 120^\circ.
  • Em termos de formalismo de cunha cheia/tracejada, isso significa que não se usa cunha cheia nem tracejada aqui (todas as ligações são linhas no plano). Em outras palavras, a representação com cunha cheia/tracejada seria redundante porque todas as ligações têm inclinação zero em relação ao plano de desenho.
    Se, por algum motivo na prova forem exigidas cunhas, você pode explicitamente anotar “todas no mesmo plano (trigonal planar)” e desenhar as três ligações como linhas retas no plano, o que é a forma correta.

Passo 6

Indicar elétrons desemparelhados e pares isolados (passo explícito): conforme a contagem de elétrons e a estrutura de Lewis:
  • Elétrons desemparelhados: nenhum — nem no \mathrm{B} nem nos \mathrm{Cl} (todos os elétrons estão emparelhados em ligações ou pares isolados).
  • Pares isolados: cada \mathrm{Cl} tem três pares isolados. O \mathrm{B} tem zero pares isolados.
    Na representação, é bom desenhar nos átomos de \mathrm{Cl} os três pares isolados (por exemplo, três pares de pontos ao redor de cada Cl).

Passo 7

Momento de dipolo resultante (vetorial): cada ligação \mathrm{B}\!-\!\mathrm{Cl} é polar (Cl mais eletronegativo que B), então existe um dipolo de ligação com componente do átomo de \mathrm{Cl} apontando para ele. Porém, pela simetria trigonal plana ( D_{3h}), os três vetores-dipolo de mesma magnitude apontando para os vértices a 120^\circ se cancelam. Matemática simples (esquemática): somando três vetores iguais com direções \theta=0^\circ,120^\circ,240^\circ obtém-se vetor resultante nulo. Conclusão:
  • Momento dipolar resultante: nenhum — a molécula é apolar devido à sua simetria.

Passo 8

Como desenhar, em palavras (instrução prática final para a prova):
  • Desenhe \mathrm{B} no centro.
  • Faça três linhas saindo do B separadas por 120^\circ para três \mathrm{Cl}.
  • Em cada \mathrm{Cl} desenhe três pares de pontos (ou pequenos traços) para indicar os três pares isolados.
  • Ao lado, anote: “molécula trigonal planar; hibridização de \mathrm{B}: \mathrm{sp}^2; \mathrm{B} vazio de par eletrônico (orbital p vazio); sem elétrons desemparelhados; momento dipolar resultante = 0 (apolar).”
    Se for obrigatório usar cunhas, escreva explicitamente que todas as ligações estão no plano (ou desenhe as três como linhas retas) — isto equivale a cunhas com inclinação zero.

Resposta

Molécula trigonal planar: \mathrm{B} central ligado a três \mathrm{Cl} em um plano com ângulos de 120^\circ; cada \mathrm{Cl} tem três pares isolados; nenhum elétron desemparelhado; momento dipolar resultante = 0 (molécula apolar).

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