3.21 Uma solução contendo o íon
reage lentamente com o íon fluoreto em excesso para formar
.
a. Faça um esboço dos isômeros que podem ser possíveis para a fórmula
.
b. Destas estruturas, qual você acha mais provável? Por quê?
c. Proponha uma fórmula de um composto de xenônio ou íon isoeletrônico com
. (Ver J. P. Mack, J. A. Boatz, M. Gerken, Inorg. Chem., 2008, 47, 3243.)
a. Faça um esboço dos isômeros que podem ser possíveis para a fórmula
b. Destas estruturas, qual você acha mais provável? Por quê?
c. Proponha uma fórmula de um composto de xenônio ou íon isoeletrônico com
Passo 1
O íon
tem I central rodeado por dois átomos de oxigênio (normalmente ligados como duplas ligações), três átomos de flúor (ligações simples) e mais dois elétrons não ligantes. Somaremos os elétrons de valência para ver quantos pares eletrônicos há em torno do I e usar VSEPR:
Cada dupla ligação usa
pares, cada simples
par, restando
par livre no I. Logo temos
domínios eletrônicos (
ligações
par livre), geometria eletrônica octaédrica e geometria molecular pirâmide quadrada.
Passo 2
Tratamos cada domínio (simple ou dupla) como um “espalhamento” na octaédrica. Ao retirar o par livre, sobra uma pirâmide quadrada com
vértices de ligantes. Para colocar os dois domínios
e os três domínios
há basicamente dois tipos de distinção: qual átomo fica na posição apical (trans ao par livre) e como se arranjam os dois
nas quatro posições equatoriais restantes.
As possíveis isomerias são:
. Um átomo de oxigênio na posição apical da pirâmide (trans ao par livre) e o segundo oxigênio numa posição equatorial qualquer (todas equivalentes por rotação). Os três fluoreto preenchem as outras posições equatoriais.
. Um flúor apical e os dois oxigênios em posição equatorial trans entre si (opostos na base quadrada).
. Um flúor apical e os dois oxigênios em posição equatorial cis entre si (adjacentes na base quadrada).
As possíveis isomerias são:
Em cada caso o par livre está na posição trans à ligação apical e não aparece no esboço final da molécula.
Passo 3
O isômero mais provável é o que coloca um oxigênio na posição apical. Justificativa VSEPR: a dupla ligação
gera maior repulsão (dois pares ligantes) contra o par livre; se essa dupla estiver trans ao par livre, o ângulo é
e a repulsão LP–BP é zero. Assim minimizamos o desvio na geometria, tornando esse isômero o mais estável.
Passo 4
Para encontrar um composto de xenônio isoeletrônico a
, trocamos I (
) por Xe (
) e ajustamos carga
de modo que
ou seja
.
Logo o íon é isoeletrônico a
.
Logo o íon
Resposta
As três estruturas esboçadas em #Passo
, sendo a mais estável aquela com
apical (trans ao par livre). O composto isoeletrônico de xenônio é
.