A respeito das espécies
e
são feitas as seguintes afirmações:
A:
B:
C:
D:
Dados:
.
- A geometria dos domínios eletrônicos das espécies A e B é bipiramidal trigonal.
- Para todas as estruturas, a carga formal para todos os átomos de flúor é igual a zero.
- O átomo de bromo na estrutura
possui apenas um domínio eletrônico não ligante.
- A geometria molecular da espécie B é trigonal plana.
- A geometria molecular da espécie
é tetraédrica.
- As espécies
e
possuem a mesma geometria de domínios eletrônicos, porém geometrias moleculares diferentes.
A soma dos números correspondentes a todas as afirmações corretas é:
a) 19
b) 21
c) 28
d) 32
A:
B:
C:
D:
a) 19
b) 21
c) 28
d) 32
Passo 1
O enunciado dá quatro espécies químicas e várias afirmações numeradas que devemos verificar. Queremos somar os números de todas as afirmações corretas e escolher a alternativa correspondente. Dados fornecidos que vamos usar:
tem
(logo valência
) e
tem
(valência
). As espécies são:
A:
B:
C:
D:
A:
B:
C:
D:
As afirmações a avaliar são:
- A geometria dos domínios eletrônicos das espécies A e B é bipiramidal trigonal.
- Para todas as estruturas, a carga formal para todos os átomos de flúor é igual a zero.
- O átomo de bromo na estrutura
possui apenas um domínio eletrônico não ligante. - A geometria molecular da espécie B é trigonal plana.
- A geometria molecular da espécie
é tetraédrica. - As espécies
e possuem a mesma geometria de domínios eletrônicos, porém geometrias moleculares diferentes.
Nos próximos passos vamos calcular, passo a passo, para cada espécie: elétrons de valência totais, pares de ligação e pares isolados no bromo, geometria dos domínios eletrônicos (VSEPR), geometria molecular e cargas formais nos
. Depois verificamos cada afirmação.
Passo 2
Procedimento geral (mini-aula VSEPR e carga formal):
- Conta de elétrons de valência: some os elétrons de valência de cada átomo e inclua a carga (subtraia para cátion, some para ânion). Escreva total de elétrons e o número de pares de elétrons (pares = elétrons totais / 2).
- Distribuição inicial: coloque ligações simples entre o átomo central (Br) e cada F; cada ligação usa 2 elétrons (1 par).
- Complete os octetos dos flúor com pares isolados (cada F precisa de 3 pares isolados = 6 elétrons). O que sobrar vai para o Br como pares isolados.
- Domínios eletrônicos do átomo central = número de ligações (cada ligação simples conta 1 domínio) + número de pares isolados no átomo central. A geometria eletrônica é a arrumação desses domínios (por exemplo, 5 domínios → bipirâmide trigonal; 6 domínios → octaédrica).
- Geometria molecular: é a forma considerando apenas posições dos átomos (ignorando pares isolados), levando em conta que pares isolados ocupam posições que minimizam repulsão (para 5 domínios, pares preferem posições equatoriais; para 6 domínios, pares isolados preferem ficar opostos quando possível).
- Carga formal em um átomo:
. Para , valência = 7.
Agora aplicamos isso a cada espécie.
Passo 3
Espécie A:
.
- Elétrons de valência totais:
tem , cada tem , e há carga (mais 1 elétron). Então
Pares de elétrons totais =
pares.
-
Ligações: duas ligações Br–F usam
pares (4 elétrons). Restam pares a distribuir como pares isolados sobre os átomos. -
Complete os flúor: cada
recebe 3 pares isolados (total pares). Sobra para o Br:
Logo o Br tem 2 pares de ligação + 3 pares isolados
5 domínios eletrônicos.
-
Geometria dos domínios eletrônicos: 5 domínios → bipirâmide trigonal (trigonal bipiramidal).
-
Geometria molecular: com 3 pares isolados (preferem posições equatoriais) e 2 ligantes, os dois
ficam nas posições axiais → geometria molecular linear (BrF é linear). -
Carga formal em cada
: cada tem 3 pares isolados ( elétrons não ligantes) e participa de uma ligação (2 elétrons de ligação). Aplicando
Portanto, cada flúor tem carga formal zero em A.
Resumo para A: domínios eletrônicos = bipirâmide trigonal; geometria molecular = linear; cada
com
.
Passo 4
Espécie B:
.
- Elétrons de valência totais:
Pares totais =
pares.
-
Ligações: 3 ligações Br–F usam 3 pares. Restam
pares. -
Complete os flúor: 3
necessitam pares (cada um 3 pares). Restam para o Br:
Então Br tem 3 pares de ligação + 2 pares isolados = 5 domínios eletrônicos.
-
Geometria dos domínios eletrônicos: 5 domínios → bipirâmide trigonal.
-
Geometria molecular: com 2 pares isolados (preferem posições equatoriais), a disposição resulta em 3 átomos
ligantes formando uma forma em “T” — isto é, geometria molecular é T-shaped (não é trigonal plana). Explicação curta: em bipirâmide trigonal, as 3 posições equatoriais são 120° entre si; quando duas dessas posições equatoriais são ocupadas por pares isolados, sobram uma posição equatorial e duas axiais para os átomos, produzindo uma forma de T. -
Carga formal em cada
: cada tem 3 pares isolados + 1 ligação, portanto .
Resumo para B: domínios eletrônicos = bipirâmide trigonal; geometria molecular = T-shaped (não trigonal plana); cada
com
.
Passo 5
Espécie C:
.
- Elétrons de valência totais:
Pares totais =
pares.
-
Ligações: 4 ligações usam 4 pares. Restam
pares. -
Complete os flúor: 4
precisam pares. Restam para o Br:
Logo Br tem 4 pares de ligação + 2 pares isolados = 6 domínios eletrônicos.
-
Geometria dos domínios eletrônicos: 6 domínios → octaédrica.
-
Geometria molecular: com 2 pares isolados num arranjo octaédrico, os pares isolados ocupam posições opostas (quando isso minimiza repulsões) — o arranjo mais estável com 4 ligantes e 2 pares isolados opostos resulta em geometria molecular quadrado planar (square planar). Portanto BrF
é quadrado planar, não tetraédrica. -
Carga formal em cada
: cada tem 3 pares isolados + 1 ligação → .
Resumo para C: domínios eletrônicos = octaédrica; geometria molecular = quadrado planar; cada
com
.
Passo 6
Espécie D:
.
- Elétrons de valência totais:
Pares totais =
pares.
-
Ligações: 5 ligações usam 5 pares. Restam
pares. -
Complete os flúor: 5
precisam pares. Restam para o Br:
Logo Br tem 5 pares de ligação + 1 par isolado = 6 domínios eletrônicos.
-
Geometria dos domínios eletrônicos: 6 domínios → octaédrica.
-
Geometria molecular: com 1 par isolado num arranjo octaédrico e 5 ligantes, a forma é pirâmide quadrada (square pyramidal) — pense em uma base quadrada de 4
e um no topo; o par isolado ocupa a posição oposta ao topo. Portanto BrF é square pyramidal (não linear etc). -
Carga formal em cada
: cada tem 3 pares isolados + 1 ligação → .
Resumo para D: domínios eletrônicos = octaédrica; geometria molecular = pirâmide quadrada; Br tem 1 par isolado; cada
com
.
Passo 7
Verificação das afirmações uma a uma (com base nos resultados obtidos):
Afirmação 1) “A geometria dos domínios eletrônicos das espécies A e B é bipiramidal trigonal.”
- A: domínios = 5 → bipirâmide trigonal (confirmado).
- B: domínios = 5 → bipirâmide trigonal (confirmado).
Conclusão: afirmação 1 é correta.
Afirmação 11) “Para todas as estruturas, a carga formal para todos os átomos de flúor é igual a zero.”
- Calculamos
para A, B, C e D. Em todas as estruturas cada flúor tem 3 pares isolados e uma ligação, logo .
Conclusão: afirmação 11 é correta.
Afirmação 13) “O átomo de bromo na estrutura
possui apenas um domínio eletrônico não ligante.”
- Em D (BrF
) encontramos 1 par isolado no Br → 1 domínio não ligante.
Conclusão: afirmação 13 é correta.
Afirmação 3) “A geometria molecular da espécie B é trigonal plana.”
- Em B (BrF
) a geometria molecular é T-shaped, não trigonal plana.
Conclusão: afirmação 3 é falsa.
Afirmação 5) “A geometria molecular da espécie
é tetraédrica.”
- Em C (BrF
) a geometria molecular é quadrado planar (4 ligantes + 2 pares isolados numa octaédrica), não tetraédrica.
Conclusão: afirmação 5 é falsa.
Afirmação 7) “As espécies
e
possuem a mesma geometria de domínios eletrônicos, porém geometrias moleculares diferentes.”
- C: domínios = 6 (octaédrica), geometria molecular = quadrado planar.
- D: domínios = 6 (octaédrica), geometria molecular = pirâmide quadrada.
Portanto possuem a mesma geometria eletrônica (octaédrica) e geometrias moleculares diferentes.
Conclusão: afirmação 7 é correta.
Passo 8
Listagem final das afirmações corretas identificadas: 1, 11, 13 e 7. Somamos os números correspondentes:
Resposta
32