Como podem ser preparados os compostos \mathrm{XeO}_{3}, \mathrm{XeOF}_{4}, \mathrm{e} \mathrm{Ba}_{2} \mathrm{XeO}_{6}, e quais são suas estruturas?

Passo 1

O enunciado pede os métodos de preparação e as estruturas de três compostos de xenônio: \mathrm{XeO_3}, \mathrm{XeOF_4} e \mathrm{Ba_2XeO_6}. O conteúdo envolve química de gases nobres, síntese via hidrólise controlada e oxidação em meio alcalino, e aplicação do modelo VSEPR para determinar a geometria molecular e a descrição do ânion perxenato em estrutura iônica.

Passo 2

Para preparar \mathrm{XeO_3} utiliza-se a hidrólise controlada de \mathrm{XeF_4} em baixas temperaturas:
\mathrm{XeF_4} + 3\,\mathrm{H_2O} \longrightarrow \mathrm{XeO_3}\!\cdot\!\mathrm{H_2O} + 4\,\mathrm{HF}
Em seguida, desidrata-se o hidrato sob vácuo a cerca de -40^\circ\mathrm{C}:
\mathrm{XeO_3}\!\cdot\!\mathrm{H_2O} \xrightarrow{\text{vácuo},\,-40^\circ\mathrm{C}} \mathrm{XeO_3} + \mathrm{H_2O}á
Pela teoria VSEPR, \mathrm{XeO_3} é AX _3E (três ligações X e=O e um par não ligante), o que gera geometria eletrônica tetraédrica e molecular piramidal trigonal (simetria C_{3v}).

Passo 3

A obtenção de \mathrm{XeOF_4} dá-se por hidrólise parcial de \mathrm{XeF_6} com quantidade estequiométrica de água, em meio inerte ou fluoreto de hidrogênio anidro, a temperatura controlada:
\mathrm{XeF_6} + \mathrm{H_2O} \longrightarrow \mathrm{XeOF_4} + 2\,\mathrm{HF}
No modelo VSEPR, \mathrm{XeOF_4} é AX _5E (cinco ligantes – quatro F e um O – mais um par livre), configurando eletronicamente um octaedro. O par livre ocupa uma posição axial, o oxigênio ocupa a outra axial e os quatro fluoretos formam uma pirâmide quadrada (geometria pirâmide quadrada, simetria C_{4v}).

Passo 4

A síntese de \mathrm{Ba_2XeO_6} envolve três etapas:
  1. Neutralização de \mathrm{XeO_3} com base forte para formar xenato(VI):
\mathrm{XeO_3} + 2\,\mathrm{NaOH} \longrightarrow \mathrm{Na_2XeO_4} + \mathrm{H_2O}
  1. Oxidação do ânion xenato em meio alcalino (por exemplo, com \mathrm{O_3} ou \mathrm{Cl_2}/\mathrm{NaOH}) para perxenato(IV):
2\,\mathrm{Na_2XeO_4} + \mathrm{O_3} \longrightarrow 2\,\mathrm{Na_4XeO_6} + \mathrm{O_2}
ou alternativamente
2\,\mathrm{Na_2XeO_4} + \mathrm{Cl_2} + 4\,\mathrm{NaOH} \longrightarrow 2\,\mathrm{Na_4XeO_6} + 4\,\mathrm{NaCl} + 2\,\mathrm{H_2O}
  1. Precipitação do perxenato de bário pela adição de \mathrm{BaCl_2}:
\mathrm{Na_4XeO_6} + 2\,\mathrm{BaCl_2} \longrightarrow \mathrm{Ba_2XeO_6}\downarrow + 4\,\mathrm{NaCl}
Em \mathrm{Ba_2XeO_6}, os cátions \mathrm{Ba^{2+}} e os ânions perxenato [\mathrm{XeO_6}]^{4-} formam uma rede iônica. O ânion [\mathrm{XeO_6}]^{4-} apresenta geometria octaédrica regular (simetria O_h), com o xenônio no centro ligado a seis átomos de oxigênio.

Resposta

(a) \mathrm{XeO_3} é obtido pela hidrólise de \mathrm{XeF_4} seguida de desidratação; tem geometria piramidal trigonal C_{3v}.
(b) \mathrm{XeOF_4} resulta da hidrólise parcial de \mathrm{XeF_6}; sua estrutura é de pirâmide quadrada C_{4v}.
(c) \mathrm{Ba_2XeO_6} obtém-se via neutralização e oxidação de xenato, seguido de precipitação com \mathrm{BaCl_2}; contém o ânion perxenato octaédrico [\mathrm{XeO_6}]^{4-} O_h.

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