Explique:
\mathrm{PCl}_{5} é uma molécula estável, mas \mathrm{NCl}_{5} não é.

Passo 1

O enunciado pede para explicar por que a molécula de pentacloreto de fósforo, \mathrm{PCl}_{5}, existe e é estável em condições normais, enquanto o pentacloreto de nitrogênio, \mathrm{NCl}_{5}, não forma uma estrutura estável. O conteúdo envolvido é química de compostos covalentes e teoria do octeto expandido (uso de orbitais d).

Passo 2

Analisamos as configurações eletrônicas dos átomos centrais na forma fundamental e o número de elétrons de valência:
\text{N: }1s^2\,2s^2\,2p^3\quad\Longrightarrow\quad 5\text{ elétrons de valência},éê
\text{P: }1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^3\quad\Longrightarrow\quad 5\text{ elétrons de valência}.éê
Para formar \mathrm{XCl}_5, cada átomo central deve compartilhar 5 pares de elétrons (10 elétrons totais na camada de valência).

Passo 3

No caso de fósforo:
  1. O nível n=3 do fósforo possui, além dos subníveis 3s e 3p, também orbitais 3d disponíveis (embora vazios).
  2. Isso permite que o fósforo “expanda o octeto”, acomodando até 10 elétrons na camada de valência por meio de híbridos sp^3d.
  3. A hibridação sp^3d gera uma geometria bipirâmide trigonal, compatível com \mathrm{PCl}_5, cujos ángulos são 90^\circ e 120^\circ.
  4. Assim, \mathrm{PCl}_5 é uma molécula isolável e estável.

Passo 4

No caso de nitrogênio:
  1. O nitrogênio tem nível principal n=2, que só inclui os orbitais 2s e 2p; não há orbitais 2d no mesmo nível para expansão de octeto.
  2. Sem orbitais 2d, não é possível hibridar para acomodar mais de 8 elétrons de valência.
  3. Qualquer tentativa de formar cinco ligações \mathrm{N}\!-\!\mathrm{Cl} exigiria ultracarga de elétrons sobre o nitrogênio, tornando a estrutura extremamente instável e de alta energia.
  4. Portanto, \mathrm{NCl}_5 não se forma; em meio adequado, decompor-se-ia imediatamente em espécies menores.

Passo 5

Em resumo, a diferença fundamental é que o fósforo tem orbitais 3d disponíveis para expandir seu octeto e acomodar cinco ligações, enquanto o nitrogênio, limitado ao octeto, não pode formar uma estrutura \mathrm{NCl}_5 estável.

Resposta

A existência de orbitais 3d no fósforo permite hibridação sp^3d e expansão do octeto, estabilizando \mathrm{PCl}_5; o nitrogênio não possui orbitais 2d, não pode expandir seu octeto e, por isso, \mathrm{NCl}_5 não é estável.

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