Questão 2. (0,60 Pontos) Responda os itens a seguir justificando cada caso do ponto de vista das ligaçōes quimica interaçōes interpartículas e/ou propriedades dos líquidos e sólidos.
(0,2) Porque espécie molecular \mathrm{PCl}_{3} é solúvel em água, enquanto \mathrm{PCl}_{5} é insolúvel neste solvente?

Passo 1

O enunciado pede para explicar por que a espécie molecular \mathrm{PCl}_3 é solúvel em água, enquanto \mathrm{PCl}_5 é insolúvel, usando argumentos de ligações químicas, interações intermoleculares e propriedades de líquidos e sólidos. O conteúdo envolvido é solubilidade de compostos covalentes versus iônicos, entalpia de rede e de solvatação, além de reações de hidrólise.

Passo 2

A molécula de \mathrm{PCl}_3 é formada por fósforo hibridizado \mathrm{sp}^3, com geometria trigonal piramidal e momento de dipolo não nulo. Isso gera interações dipolo–dipolo com as moléculas de água \mathrm{H_2O} e também atuação como aceitador de ligações de hidrogênio (o par isolado em P recebe parcialmente um H da água). Essas interações liberam energia de solvatação suficiente para separar as moléculas de \mathrm{PCl}_3, tornando-o solúvel. Além disso, \mathrm{PCl}_3 sofre hidrólise branda em água, formando ácido fosforoso \mathrm{H_3PO_3} e \mathrm{HCl}, o que reforça sua dissolução ao consumir \mathrm{PCl}_3 dissolvido.

Passo 3

O \mathrm{PCl}_5 é sólido à temperatura ambiente e, em fase sólida, existe como íons [\mathrm{PCl}_4]^+ e [\mathrm{PCl}_6]^-, ou na forma do dímero \mathrm{P_2Cl_{10}}. Essa estrutura iônica/dimerizada resulta em elevada entalpia de rede, que a água não consegue vencer apenas com energia de solvatação. Além disso, ao contato com \mathrm{H_2O}, \mathrm{PCl}_5 sofre hidrólise violenta, liberando \mathrm{HCl} gasoso e gerando óxidos de fósforo (ex.: \mathrm{POCl_3} e depois \mathrm{H_3PO_4}), o que impede que se forme uma solução homogênea: o reagentedecompoe-se em vez de simplesmente dissolver.

Resposta

\mathrm{PCl}_3 é solúvel porque é molécula polar com dipolo e par isolado em P, favorecendo ligações dipolo–dipolo e de H com a água, e ainda passa por hidrólise suave que consome o soluto. \mathrm{PCl}_5 é insolúvel porque, no sólido, forma íons de alta energia de rede que a água não dissocia, e reage violentamente por hidrólise em vez de dissolver, liberando \mathrm{HCl} gasoso e precipitando produtos de hidrólise.

Exercícios relacionados