Exemplifique compostos que satisfaçam a teoria de VSEPR para:
i) um átomo central e três ligantes e iii) um átomo central e cinco ligantes.

Passo 1

O que o enunciado pede: exemplificar compostos que satisfaçam a teoria de VSEPR para (i) um átomo central com três ligantes e (iii) um átomo central com cinco ligantes.
Informações dadas (implícitas no pedido): devo fornecer exemplos de moléculas reais onde o átomo central está ligado a exatamente três ligantes no caso (i) e a exatamente cinco ligantes no caso (iii). Não foi pedido apenas um exemplo por caso, então vou dar exemplos que mostram as duas situações mais comuns (sem e com pares isolados) para cada número de ligantes.

Passo 2

Breve e didática explicação da teoria de VSEPR (pra você entender como identificar a forma na prova):
  • A ideia central da teoria de VSEPR é que os pares de elétrons ao redor do átomo central (pares ligantes e pares isolados) se repelem e se organizam para minimizar essa repulsão. Esses “aglomerados eletrônicos” são chamados de domínios eletrônicos.
  • Como contar domínios: cada ligação simples, dupla ou tripla conta como um domínio; cada par isolado conta como um domínio separado.
  • Notação prática: usa-se AX_nE_m onde A é o átomo central, X são os ligantes (n é o número de ligantes) e E são os pares isolados (m é o número de pares isolados).
  • Passos para aplicar em prova: (1) conte n e m, (2) calcule domínios = n+m, (3) determine a geometria eletrônica (a forma dos domínios) e (4) deduza a geometria molecular (onde ficam só os átomos).
  • Importante: pares isolados ocupam mais espaço que pares ligantes, logo aumentam as repulsões e deformam ângulos. Em geometrias com posições não-equivalentes (ex.: trigonal bipiramidal) pares isolados preferem posições que minimizem repulsões (ex.: posição equatorial).

Passo 3

Casos com três ligantes ( n=3). Dois cenários importantes:
  • Caso 1: AX_3 (três ligantes e zero pares isolados, ou m=0).
    • Domínios =3. A geometria eletrônica que acomoda 3 domínios é a trigonal planar. Os ângulos entre ligantes tendem a ser \,120^\circ.
    • Exemplo concreto: \mathrm{BF_3}. Aqui o boro central tem três ligações com flúor e nenhum par isolado, resultado: geometria trigonal planar.
    • Por que \,120^\circ? Porque três cargas idênticas no mesmo plano se separam igualmente para minimizar repulsão, formando um triângulo equilátero em torno do átomo central.
  • Caso 2: AX_3E (três ligantes e um par isolado, ou m=1).
    • Domínios =4. A geometria eletrônica que acomoda 4 domínios é tetraédrica. Mas como apenas três são ligantes, a geometria molecular é trigonal piramidal (o par isolado ocupa um dos vértices do tetraedro).
    • Exemplo concreto: \mathrm{NH_3}. Nitrogênio tem três ligações N–H e um par isolado, portanto geometria molecular trigonal piramidal. Os ângulos H–N–H ficam em torno de \,107^\circ (um pouco menores que \,109{,}5^\circ por causa da repulsão extra do par isolado).
    • Regra prática: se somando pares isolados fizer domínios igual a 4, espere formas derivadas do tetraedro (piramidal ou angular dependendo de quantos pares isolados).

Passo 4

Casos com cinco ligantes ( n=5). Aqui também há cenários importantes com e sem pares isolados:
  • Caso 1: AX_5 (cinco ligantes e zero pares isolados, m=0).
    • Domínios =5. A geometria eletrônica que acomoda 5 domínios é a trigonal bipiramidal. A geometria molecular coincide com ela: trigonal bipiramidal. Existem posições axiais (duas) e equatoriais (três); ângulos típicos: \,90^\circ (axial–equatorial) e \,120^\circ (entre equatoriais).
    • Exemplo concreto: \mathrm{PF_5}. Fósforo central ligado a cinco fluoretos, sem pares isolados, forma trigonal bipiramidal.
    • Observação útil para prova: em estruturas trigonal bipiramidal, pares isolados preferem posições equatoriais (porque aí sofrem duas repulsões 90° e uma 120°, total menor que se ficassem axiais).
  • Caso 2: AX_5E (cinco ligantes e um par isolado, m=1).
    • Domínios =6. A geometria eletrônica que acomoda 6 domínios é octaédrica. Com um par isolado e cinco ligantes, a geometria molecular resultante é “square pyramidal” (pirâmide quadrada): quatro ligantes numa base quadrada e um no topo; o par isolado ocupa a sexta posição do octaedro.
    • Exemplo concreto: \mathrm{BrF_5}. Bromo forma cinco ligações Br–F e tem um par isolado; geometria molecular é pirâmide quadrada (square pyramidal).
    • Dica prática: para examinar AX_5E, imagine um octaedro com uma cadeira vazia (par isolado) — o resto forma uma pirâmide quadrada.

Passo 5

Resumo prático (como fazer rápido na prova, com exemplos dados):
  • Conte ligantes n e pares isolados m.
  • Use AX_nE_m e domínios =n+m.
  • Para n=3: se m=0 → trigonal planar ( \mathrm{BF_3}); se m=1 → trigonal piramidal ( \mathrm{NH_3}).
  • Para n=5: se m=0 → trigonal bipiramidal ( \mathrm{PF_5}); se m=1 → pirâmide quadrada / square pyramidal ( \mathrm{BrF_5}).
  • Sempre justifique com repulsões e, quando houver posições não-equivalentes (ex.: axial vs equatorial), coloque pares isolados na posição que minimize repulsão (regra: equatorial em trigonal bipiramidal).

Resposta

i) BF_3 (trigonal planar)
i) NH_3 (trigonal piramidal)
iii) PF_5 (trigonal bipiramidal)
iii) BrF_5 (square pyramidal)

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