Qual geometria molecular você esperaria para as espécies:
Passo 1
Enunciado: determinar a geometria molecular da espécie
.
O que é pedido: qual geometria molecular (arranjo dos átomos) que eu esperaria para
.
Informações dadas ou óbvias no enunciado:
- A espécie é
. - O átomo central é o boro (B) e há quatro átomos de flúor (F) ligados a ele.
- A espécie tem carga global
.
Passo 2
Escolha do método e por quê (explicação curta): vou usar o modelo de repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência (VSEPR). Esse método é o mais direto para prever geometria molecular quando sabemos quantos pares de elétrons estão ao redor do átomo central — é o que se usa normalmente em questões de provas para moléculas como essa. Vou explicar o VSEPR passo a passo enquanto aplico.
Passo 3
Conceito básico de VSEPR (aula rápida e simples): a ideia é que os pares eletrônicos (pares de ligação e pares isolados) ao redor do átomo central se repelem e se acomodam no espaço de forma a minimizar a repulsão. Cada “domínio eletrônico” (um par de ligação simples ou um par isolado) conta como uma região de densidade eletrônica. A geometria eletrônica depende do número de domínios; a geometria molecular descreve a posição dos átomos (ou seja, dos domínios que são ligações). Exemplos simples: se há 4 domínios e nenhum par isolado, a geometria eletrônica é tetraédrica e a geometria molecular também é tetraédrica (ex.:
).
Passo 4
Contagem dos elétrons de valência (parte prática importante): precisamos saber quantos elétrons de valência tem a espécie para desenhar a estrutura de Lewis.
- Boro tem
elétrons de valência: . - Cada flúor tem
elétrons de valência: . Para quatro F: . - Há uma carga negativa
, ou seja, mais elétron no total.
Agora somamos:
Passo 5
Construção da estrutura de Lewis (passo a passo): normalmente conectamos o átomo central (B) aos quatro F com ligações simples, porque faz sentido estereoquimicamente e usa elétrons de forma eficiente.
- Cada ligação simples usa
elétrons. Quatro ligações usam elétrons. - Dos
elétrons totais, foram usados em ligações; sobram elétrons. - Esses
elétrons são distribuídos como pares isolados nos átomos de flúor para completar seus octetos. Cada F precisa de 3 pares (6 elétrons) além do par de ligação; para 4 F isso é , exatamente o que sobrou. - Logo, cada F fica com 3 pares isolados + 1 ligação ao B; o B fica ligado a 4 F e não possui pares isolados.
Portanto, na estrutura de Lewis, há 4 domínios eletrônicos (4 pares de ligação) ao redor do B e 0 pares isolados no B.
Passo 6
Determinação da geometria via VSEPR: com
domínios eletrônicos e
pares isolados no átomo central, a geometria eletrônica é tetraédrica e a geometria molecular (posição dos átomos) também é tetraédrica. Em VSEPR, 4 domínios sem pares isolados -> tetraedro.
Angulação: os ângulos de ligação ideais em uma tetraedro são aproximadamente
.
Passo 7
Verificação adicional com cargas formais (por que a estrutura faz sentido): é bom checar se a estrutura é razoável em termos de cargas formais.
- Para o B: valência
; na estrutura ele participa de 4 ligações (contando cada ligação como 1 elétron para o B no cálculo simplificado de cargas formais), então carga formal do B = . - Para cada F: valência
; possui 6 elétrons não-ligantes + 1 elétron de ligação, então carga formal do F = .
Soma das cargas formais =, que coincide com a carga total da espécie. Isso confirma que a estrutura com 4 ligações simples é a representação correta e consistente.
Passo 8
Comparação e intuição (exemplos para fixar): um exemplo parecido é
— carbono central com 4 ligações simples e sem pares isolados também é tetraédrico. Outra comparação útil:
(sem o íon) tem 3 domínios e é trigonal plana; ao ganhar um F e um elétron formando
, passamos de 3 para 4 domínios e a geometria muda para tetraédrica.
Passo 9
Resumo final do raciocínio (rápido e motivador): contamos elétrons, desenhamos a estrutura de Lewis; B tem 4 ligações e nenhum par isolado -> 4 domínios -> geometria tetraédrica; ângulos ~
. Dá para confiar nisso em provas — passos: contar elétrons, colocar ligações, completar octetos, checar pares isolados no átomo central, aplicar VSEPR.
Resposta
Tetraédrica, com ângulos de ligação aproximadamente
.