Explique:
é uma molécula estável, mas
não é.
Passo 1
O enunciado pede para explicar por que a molécula de pentacloreto de fósforo,
, existe e é estável em condições normais, enquanto o pentacloreto de nitrogênio,
, 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:
Para formar
, cada átomo central deve compartilhar 5 pares de elétrons (10 elétrons totais na camada de valência).
Passo 3
No caso de fósforo:
- O nível
do fósforo possui, além dos subníveis e , também orbitais disponíveis (embora vazios). - Isso permite que o fósforo “expanda o octeto”, acomodando até 10 elétrons na camada de valência por meio de híbridos
. - A hibridação
gera uma geometria bipirâmide trigonal, compatível com , cujos ángulos são e . - Assim,
é uma molécula isolável e estável.
Passo 4
No caso de nitrogênio:
- O nitrogênio tem nível principal
, que só inclui os orbitais e ; não há orbitais no mesmo nível para expansão de octeto. - Sem orbitais
, não é possível hibridar para acomodar mais de 8 elétrons de valência. - Qualquer tentativa de formar cinco ligações
exigiria ultracarga de elétrons sobre o nitrogênio, tornando a estrutura extremamente instável e de alta energia. - Portanto,
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
disponíveis para expandir seu octeto e acomodar cinco ligações, enquanto o nitrogênio, limitado ao octeto, não pode formar uma estrutura
estável.
Resposta
A existência de orbitais
no fósforo permite hibridação
e expansão do octeto, estabilizando
; o nitrogênio não possui orbitais
, não pode expandir seu octeto e, por isso,
não é estável.