Explique a diferença nos pontos de ebulição do \mathrm{AsF}_{3}\left(63^{\circ} \mathrm{C}\right) e \mathrm{AsF}_{5}\left(-53^{\circ} \mathrm{C}\right).

Passo 1

O enunciado pede para explicar por que \mathrm{AsF}_3 tem ponto de ebulição de 63^\circ\mathrm{C} enquanto \mathrm{AsF}_5 ebule a -53^\circ\mathrm{C}. O conteúdo de química envolvido é a teoria VSEPR (geometria molecular), polaridade molecular e forças intermoleculares (dipolo–dipolo e London).

Passo 2

Usando VSEPR, a molécula de \mathrm{AsF}_3 enquadra-se em \mathrm{AX}_3\mathrm{E} (trigonal piramidal) porque o arsênio tem três ligantes \mathrm{F} e um par isolado. Já \mathrm{AsF}_5 é \mathrm{AX}_5 (trigonal bipiramidal) sem par isolado.

Passo 3

Para verificar a polaridade, somamos vetores de momento de ligação As–F. Em \mathrm{AsF}_3 o par isolado quebra a simetria, de modo que o vetor resultante não se anula, tornando a molécula polar (dipolo permanente). Em \mathrm{AsF}_5 os cinco vetores de ligação se dispõem de forma simétrica e se cancelam, deixando a molécula apolar.

Passo 4

As forças intermoleculares em \mathrm{AsF}_3 incluem dipolo–dipolo (forte) e forças de London (mais fracas), enquanto em \mathrm{AsF}_5 há apenas forças de London. Forças de dipolo–dipolo exigem mais energia para romper as interações na ebulição do que apenas as forças de dispersão.

Passo 5

Embora a massa molar de \mathrm{AsF}_5 ( \approx190,g/mol) seja maior que a de \mathrm{AsF}_3 ( \approx138,g/mol), o efeito de polaridade e dipolo–dipolo em \mathrm{AsF}_3 domina sobre o aumento de forças de dispersão em \mathrm{AsF}_5. Logo, \mathrm{AsF}_3 requer mais energia (temperatura maior) para passar ao estado gasoso.

Resposta

A diferença nos pontos de ebulição deve-se ao fato de \mathrm{AsF}_3 ser uma molécula polar (forças dipolo–dipolo +\ forças de London) e \mathrm{AsF}_5 ser apolar (apenas forças de London), de modo que \mathrm{AsF}_3 tem interações intermoleculares muito mais fortes e, portanto, ebule a uma temperatura bem mais alta.

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