Estas espécies contêm desvios da regra do octeto. Identifique e explique tais desvios.
Passo 1
O enunciado pede: identificar e explicar quais desvios da regra do octeto ocorrem na espécie
.
Informações dadas (explicitamente ou implicadas): a espécie molecular é . Não há outras informações (como carga), então assume-se molécula neutra com fósforo ligado a cinco flúoros. O objetivo é verificar se algum átomo foge da regra do octeto e justificar por quê.
Informações dadas (explicitamente ou implicadas): a espécie molecular é
Passo 2
Rápida lembrança do que é a regra do octeto (sem jargões complicados).
- A “regra do octeto” diz que átomos tendem a ganhar, perder ou compartilhar elétrons até terem oito elétrons na sua camada de valência (como os gases nobres), formando assim uma configuração eletrônica estável.
- Nem sempre ela vale: há três tipos de exceções típicas que convém conhecer (apenas nomes e ideia): (i) espécies com número ímpar de elétrons (radicais), (ii) átomos com octeto incompleto (ex.:
em ), (iii) átomos com octeto expandido — átomos que têm mais que oito elétrons na camada de valência (comum para elementos do terceiro período ou mais, como em certas moléculas).
No caso devamos verificar qual dessas situações (se houver) se aplica.
Passo 3
Contagem de elétrons de valência da molécula (passo obrigatório para montar a estrutura de Lewis).
- Fósforo: 5 elétrons de valência.
- Cada flúor: 7 elétrons de valência. Há 5 flúoros.
Total de elétrons de valência:
Ou seja, há
elétrons de valência para distribuir na estrutura de Lewis, o que corresponde a
pares de elétrons.
Passo 4
Montagem da estrutura de Lewis passo a passo (explicando cada escolha).
- Colocar o átomo central: em moléculas
o átomo menos eletronegativo (aqui ) costuma ficar no centro. Então P central e cinco F ao redor. - Fazer ligações simples P–F inicialmente: cada ligação simples usa 2 elétrons. Com 5 ligações gasta-se
restando
elétrons para colocar como pares isolados.
3) Completar os octetos dos flúoros: cada F precisa de 3 pares (6 elétrons) além da ligação para ter 8 elétrons ao redor. Para 5 F isso consome
3) Completar os octetos dos flúoros: cada F precisa de 3 pares (6 elétrons) além da ligação para ter 8 elétrons ao redor. Para 5 F isso consome
exatamente os
elétrons que sobraram. Assim cada F fica com 3 pares de elétrons não ligantes + 1 par compartilhado com P (a ligação).
4) Verificar o fósforo: após isso, o fósforo está ligado a 5 flúoros por cinco ligações simples. Contando os elétrons ao redor do P (apenas os compartilhados nas ligações), há
4) Verificar o fósforo: após isso, o fósforo está ligado a 5 flúoros por cinco ligações simples. Contando os elétrons ao redor do P (apenas os compartilhados nas ligações), há
ao redor do fósforo. Ou seja, o fósforo tem 10 elétrons na sua camada de valência na estrutura de Lewis simples — mais que 8.
Portanto a estrutura de Lewis “natural” para
é P central com cinco ligações simples a F, cada F com três pares isolados.
Passo 5
Cálculo das cargas formais (para checar se a estrutura é razoável). Fórmula da carga formal:
- Para o fósforo em
: elétrons de valência , elétrons não ligantes , elétrons de ligação . Logo
- Para cada flúor: elétrons de valência
, elétrons não ligantes , elétrons de ligação . Logo
Todas as cargas formais são zero, o que indica que a estrutura com P tendo 10 elétrons é eletricamente plausível e estável em termos de cargas formais.
Passo 6
Conclusão sobre o desvio da regra do octeto e por que ele ocorre (explicação didática).
- Identificação do desvio: o fósforo em
apresenta um octeto expandido — ou seja, tem mais de oito elétrons na sua camada de valência (tem elétrons ao redor do P na estrutura de Lewis com cinco ligações simples). Os átomos de flúor obedecem ao octeto (cada F tem 8 elétrons). - Por que isso acontece (explicação em linguagem simples): fósforo pertence ao terceiro período da tabela periódica. Átomos do terceiro período (e além) têm orbitais adicionais disponíveis na camada de valência (como orbital
no modelo clássico) e, por isso, podem acomodar mais de oito elétrons ao redor do átomo central em ligações covalentes. Na prática moderna, pode-se também explicar que a descrição real envolve distribuição de elétrons e ligações que podem ser parcialmente delocalizadas (não é necessário invocar literalmente um elétron em um orbital local), mas para resolver exercícios de prova a regra prática é: átomos do período 3 ou maior frequentemente formam octetos expandidos (ex.: , ). - Observação extra útil para prova: apesar do octeto expandido, a estrutura de
tem cargas formais nulas e geometria trigonal bipiramidal (três F no plano equatorial e dois axiais); os comprimentos das ligações axiais costumam ser um pouco maiores que os equatoriais devido a diferenças nas repulsões e na natureza da ligação, mas isso não altera o fato central: P tem 10 elétrons — uma violação da regra do octeto via expansão do octeto.
Passo 7
Resumo didático e memória rápida para prova (decoraível):
- Conta de elétrons:
elétrons totais → estrutura com 5 ligações P–F e 3 pares em cada F. - Resultado: P tem
elétrons ao redor → octeto expandido. - Cargas formais todas zero → estrutura plausível.
- Regra prática: elementos do 3º período ou além podem expandir o octeto; espécies típicas:
, , , etc.
Resposta
O fósforo apresenta octeto expandido: na estrutura de Lewis de
o átomo
fica com
elétrons (cinco ligações simples P–F), violando a regra do octeto.
Os átomos de flúor obedecem ao octeto.
Os átomos de flúor obedecem ao octeto.