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:
Pela teoria VSEPR, \mathrm{XeO_3} é AX_3E (três ligações Xe=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:
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:
Neutralização de \mathrm{XeO_3} com base forte para formar xenato(VI):
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.