Teste seus conhecimentos 10.4 Quantos pares de elétrons da estrutura estão presentes em B_{4}H_{10} e a qual categoria estrutural pertencem? Esboce suas estruturas.

Passo 1

O enunciado pede para determinar, em \mathrm{B_4H_{10}}, quantos pares de elétrons contribuem para a “estrutura de esqueleto” (pares esqueléticos) e a que categoria de borano isso corresponde segundo as regras de Wade. Para isso vamos:
  1. Contar os elétrons de valência totais.
  2. Identificar quantos hidrogênios são terminais (cada um “consome” 2 e^{-} em ligações B–H que não entram na contagem esquelética).
  3. Calcular os elétrons que restam para formar os pares esqueléticos.
  4. Aplicar Wade para classificar como closo, nido ou arachno.

Passo 2

Cada átomo de boro traz 3 e^{-} de valência e cada hidrogênio traz 1 e^{-}.
\text{VE}_\text{totais} =4\times3 + 10\times1 = 12 + 10 = 22\text{ e^{-}.}

Passo 3

Em \mathrm{B_4H_{10}} existem 4 hidrogênios terminais (cada B carrega ao menos um H terminal) e 6 hidrogênios de ponte. Os terminais “consomem”
4\;(\text{H terminais})\times2 = 8\text{ e^{-}}
em ligações B–H que não entram na contagem de elétrons de esqueleto.

Passo 4

Os elétrons que restam para formar o esqueleto de boro são
22 - 8 = 14\text{ e^{-},}
ou seja
\frac{14}{2}=7\text{ pares esqueléticos.}é

Passo 5

Pela regra de Wade, para um borano \mathrm{B_nH_m}:
  • closo → n+1 pares
  • nido → n+2 pares
  • arachno→ n+3 pares
Aqui n=4, n+3=7, bate com os pares esqueléticos que encontramos. Logo, \mathrm{B_4H_{10}} é um borano do tipo arachno.

Passo 6

Esboço esquemático (vista genérica):
H H
\ /
H—B1—B2—B3—H
| | |
H—B4—µ–µ—µ ← 6 hidrogênios de ponte (µ) e 4 terminais (em B1,…,B4)
Em desenho químico convencional:
  • quatro átomos de B formam um “bico de passarinho” (butterfly)
  • há 4 H terminais (um em cada B)
  • há 6 H de ponte ligando pares de B por ligações 3c–2e

Resposta

São 7 pares de elétrons esqueléticos e o cluster pertence à categoria arachno.