A reação de fósforo com flúor leva à formação de dois compostos:
e
. (a) Desenhe a estrutura de Lewis para cada composto; (b) Proponha qual será a geometria mais adequada para cada molécula; (c) As duas moléculas são polares? Justifique. (d) O nitrogênio também, reage com o flúor e gera apenas um composto, o
. Explique por que não há a formação do composto
.
Passo 1
O enunciado trata da reação do fósforo com o flúor, formando
e
. Precisamos:
– (a) desenhar as estruturas de Lewis;
– (b) usar o modelo de VSEPR para determinar a geometria molecular;
– (c) avaliar se as moléculas são polares via distribuição de dipolos;
– (d) explicar por que não há , usando conceitos de octeto e disponibilidade de orbitais.
– (a) desenhar as estruturas de Lewis;
– (b) usar o modelo de VSEPR para determinar a geometria molecular;
– (c) avaliar se as moléculas são polares via distribuição de dipolos;
– (d) explicar por que não há
Passo 2
Para
:
. Conta de elétrons de valência: fósforo tem
e cada flúor tem
, total
.
. Ligações P–F:
ligações simples usam
elétrons.
. Restam
elétrons para completar os octetos dos fluors: cada F recebe
elétrons como pares isolados
.
. Sobram
elétrons, formando um par isolado no fósforo.
Estrutura de Lewis: P no centro ligado a três F, cada F com três pares de elétrons isolados, e um par isolado em P.
Estrutura de Lewis: P no centro ligado a três F, cada F com três pares de elétrons isolados, e um par isolado em P.
Passo 3
Para
:
. Elétrons de valência:
.
. Ligações P–F:
ligações simples usam
elétrons.
. Restam
elétrons para os fluors: cada F recebe
elétrons
.
. Não sobram elétrons para o fósforo, logo ele não tem par isolado.
Estrutura de Lewis: P central com cinco ligações simples P–F e cada F com três pares isolados.
Estrutura de Lewis: P central com cinco ligações simples P–F e cada F com três pares isolados.
Passo 4
Usando VSEPR:
– Em há quatro áreas de elétrons ao redor de P (três ligações
um par isolado). A disposição eletrônica é tetraédrica e a forma molecular fica piramidal trigonal.
– Em há cinco ligações e nenhum par isolado, resultando em geometria molecular bipiramidal trigonal.
– Em
– Em
Passo 5
Polaridade:
– : a presença do par isolado faz com que os vetores dipolares P–F não se anulem completamente, produzindo momento de dipolo resultante não nulo. Logo, é molécula polar.
– : na geometria bipiramidal trigonal, três F no plano equatorial e dois nos eixos axial fazem os dipolos se cancelarem simetricamente. Logo, momento de dipolo resultante zero e molécula apolar.
–
–
Passo 6
Por que não existe
?
O nitrogênio é do segundo período e não possui orbitais d disponíveis para expandir o octeto. Formar cinco ligações exigiria elétrons ao redor de N, ultrapassando o octeto e elevando muito energia de repulsão. Assim,
não é estável e não se forma.
O nitrogênio é do segundo período e não possui orbitais d disponíveis para expandir o octeto. Formar cinco ligações exigiria
Resposta
(a) Para
: P central com três ligações simples a F, cada F com três pares isolados, e um par isolado em P. Para
: P central com cinco ligações simples a F e sem pares isolados em P.
(b) : piramidal trigonal;
: bipiramidal trigonal.
(c) é polar (par isolado em P causa dipolo resultante),
é apolar (geometria simétrica anula dipolos).
(d) não existe porque N não pode expandir octeto (ausência de orbitais d no segundo período) e seria energeticamente instável.
(b)
(c)
(d)