3.24
Qual molécula tem a maior distância axial P-F : \mathrm{PF}_{2}\left(\mathrm{CH}_{3}\right)_{3} ou \mathrm{PF}_{2}\left(\mathrm{CF}_{3}\right)_{3} ? Explique resumidamente.

Passo 1

O enunciado pede para comparar a distância da ligação axial P–F em duas moléculas trigonal bipiramidais, a saber \mathrm{PF}_{2}(\mathrm{CH}_{3})_{3} e \mathrm{PF}_{2}(\mathrm{CF}_{3})_{3}. Vamos usar o modelo de repulsão de pares de elétrons da valência (VSEPR) e considerar tanto efeitos estéricos quanto eletrônicos que afetam o comprimento das ligações axiais.

Passo 2

Em uma geometria trigonal bipiramidal, os ligantes axiais estão a 90^\circ dos três ligantes equatoriais e a 180^\circ entre si. Pelo VSEPR, a repulsão par–par segue a ordem
\text{repulsão axial–equatorial} > \text{repulsão equatorial–equatorial} > \text{repulsão axial–axial}.ããã
Logo, qualquer substituinte equatorial mais volumoso ou mais rico em densidade eletrônica vai repelir mais fortemente os ligantes axiais, alongando essas ligações axiais.

Passo 3

Nosso caso compara grupos equatoriais \mathrm{CH}_{3} e \mathrm{CF}_{3}. O grupo \mathrm{CF}_{3} é muito mais volumoso e possui três átomos de flúor com pares isolados, aumentando tanto a repulsão estérica quanto a repulsão eletrônica (lone pair–lone pair) sobre os fluoros axiais. Já o \mathrm{CH}_{3} é menor e sem pares isolados tão densos.

Passo 4

Devido à repulsão mais intensa entre os pares isolados dos fluoros equatoriais em \mathrm{CF}_{3} e os fluoros axiais, as ligações axiais P–F em \mathrm{PF}_{2}(\mathrm{CF}_{3})_{3} ficam mais longas para minimizar a energia. Em \mathrm{PF}_{2}(\mathrm{CH}_{3})_{3}, essa repulsão é menor, logo as ligações axiais são mais curtas.

Resposta

A molécula \mathrm{PF}_{2}(\mathrm{CF}_{3})_{3} apresenta maior distância axial P–F.

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