2.5 Qual a forma geométrica que você esperaria para:
Passo 1
O enunciado pede: qual a forma geométrica que se espera para a molécula
.
Informações relevantes extraídas do enunciado:
- A fórmula molecular é
, ou seja, há um átomo de xenônio, um de oxigênio e quatro de flúor. - A molécula é neutra (não foi dada carga).
- Não há figura fornecida.
Passo 2
Primeiro passo técnico-prático: contar os elétrons de valência disponíveis (isso é fundamental para desenhar a estrutura de Lewis).
- Valência típica dos átomos (números de elétrons de valência):
- Xenônio:
elétrons (grupo 18, pode expandir octeto). - Oxigênio:
elétrons. - Flúor:
elétrons cada.
- Xenônio:
Agora a soma total:
Portanto, a molécula tem
elétrons de valência para distribuir.
Passo 3
Montar um esqueleto razoável: xenônio é o átomo menos eletronegativo entre os presentes (Xe, O, F), então ele será o átomo central ligado aos quatro
e ao
. Esqueleto inicial:
(quatro F ao redor) e um oxigênio ligado a Xe.
Contando elétrons usados em ligações simples (cada ligação usa 2 elétrons):
- Se fizermos 4 ligações
(simples) e 1 ligação (a princípio simples), isso seria ligações elétrons, ou pares ligados. Mas lembre: o oxigênio costuma precisar de 8 elétrons; pode ser necessário um duplo enlace Xe=O. Vamos calcular com detalhes.
Passo 4
Distribuir elétrons para completar octetos nos átomos terminais (flúor e oxigênio):
- Cada flúor precisa de 3 pares não-ligantes (6 elétrons) além do par compartilhado na ligação com Xe. Para 4 flúors isso consome
elétrons.
Subtraindo do total:
Descontando os elétrons usados nas ligações Xe–F (4 ligações
elétrons) e deixando provisoriamente uma ligação Xe–O simples (
elétrons), o consumo total em ligações seria
elétrons. Vamos organizar melhor:
Outra maneira mais clara: suponha inicialmente ligações como 4
simples e
simples.
- Elétrons usados em todas as 5 ligações:
. - Após dar a cada F seus 3 pares (24 elétrons), restam
elétrons para colocar em e como pares isolados.
Se colocarmos esses 8 elétrons no oxigênio, o oxigênio teria 4 pares não-ligantes + 1 ligação = 9 elétrons na sua “cerca” — excesso. Para satisfazer o octeto do oxigênio, o mais natural é formar um duplo enlace.
Passo 5
Fazer o duplo enlace O=Xe resolve o octeto do oxigênio de forma mais natural. Vamos recontar com
(dupla ligação) e 4 ligações simples Xe–F.
- Elétrons em ligações: 4 lig. Xe–F
elétrons, mais Xe=O (dupla) elétrons. Total em ligações elétrons. - Restam
elétrons (ou 15 pares) para pares isolados. - Colocando os pares isolados nos flúors: cada F recebe 3 pares
elétrons, para 4 F consome elétrons (12 pares). Então restam elétrons (3 pares). - O oxigênio, com dupla ligação, precisa de 2 pares isolados (4 elétrons) para completar seu octeto; atribuímos esses
elétrons (2 pares) ao oxigênio. Sobram elétrons (1 par), que ficam como par isolado sobre o xenônio.
Portanto, na estrutura de Lewis resultante:
- Xe está ligado a 4 F (ligações simples) e a O (dupla), e possui 1 par isolado.
- Cada F tem 3 pares isolados.
- O tem 2 pares isolados além da dupla ligação.
Passo 6
Verificar cargas formais (para confirmar a escolha do duplo enlace):
- Formalmente:
- Para
: carga formal (cada F tem 6 elétrons não-ligantes + 1 elétron compartilhado atribuído). - Para
no duplo enlace: carga formal (4 não-ligantes + 2 elétrons provenientes das duas ligações compartilhadas). - Para
: carga formal (onde é o par isolado no Xe e é a parcela de elétrons atribuída das ligações: quatro ligações simples + uma dupla → total de 12 elétrons ligados, metade = 6).
Todas cargas formais ficam próximas de zero, então a estrutura come um par isolado em Xe é a mais razoável.
- Para
Passo 7
Agora aplicar o princípio de contagem de domínios eletrônicos (VSEPR) para prever a geometria molecular:
- Em VSEPR, cada região de densidade eletrônica (ligação simples, ligação dupla, ligação tripla ou par isolado) conta como um único domínio de elétrons ao redor do átomo central.
- No xenônio temos:
- 4 domínios correspondentes a ligações Xe–F (cada uma conta 1),
- 1 domínio correspondente à ligação dupla Xe=O (conta 1),
- 1 domínio correspondente ao par isolado em Xe.
- Total de domínios eletrônicos =
.
Se há 6 domínios, a geometria eletrônica (disposição dos domínios) é octaédrica. Agora, a geometria molecular (a posição somente dos átomos, ignorando o par isolado) para um caso octaédrico com 1 par isolado é a estrutura AX
E
: uma pirâmide com base quadrada — ou seja, pirâmide quadrada (square pyramidal).
Passo 8
Interpretação final e detalhes práticos:
- Geometria eletrônica: octaédrica (
seis regiões de densidade . - Geometria molecular: pirâmide quadrada (um átomo no ápice e quatro formando a base quadrada).
- No caso concreto de
, a configuração esperada é: os quatro ocupam os quatro vértices de um quadrado (plano), o ocupa a posição axial oposta ao par isolado no Xe — portanto a molécula tem um átomo de oxigênio no “ápice” da pirâmide e o par isolado no lado oposto, resultando na pirâmide quadrada. - Exemplo análogo para fixar:
(brometo de pentafluoreto) também é AX E e tem geometria molecular pirâmide quadrada — é análogo, exceto por o oxigênio formar duplo enlace com Xe em vez de um quinto flúor.
Passo 9
Observações finais úteis para a prova (dicas):
- Sempre conte elétrons de valência primeiro.
- Ao montar a estrutura de Lewis, lembre que duplas/triplas contam como um único domínio de repulsão em VSEPR.
- Após determinar domínios eletrônicos, use a tabela padrão VSEPR para obter a geometria eletrônica e a geometria molecular (por exemplo, 6 domínios com 1 par isolado → pirâmide quadrada).
- Calcule cargas formais para justificar ligações múltiplas quando necessário (como o duplo enlace Xe=O aqui).
Resposta
Geometria molecular: pirâmide quadrada (geometria eletrônica: octaédrica).