1. O trifluoreto de boro é um gás incolor e muito tóxico. Sua molécula tem geometria plana.
b) A partir da distribuição eletrōnica do boro, descreva a formação dos orbitais híbridos

Passo 1

O enunciado pede que, a partir da distribuição eletrônica do boro, eu descreva como se formam os orbitais híbridos naquele átomo. Informações dadas/úteis (pego da química básica do boro):
  • Número atômico do boro: 5.
  • Configuração eletrônica do boro no estado fundamental: 1s^2\,2s^2\,2p^1.
  • Em compostos como o BF_3 o boro faz três ligações e a molécula é plana (trigonal plana).
    Neste passo apenas listei o que o enunciado exige e as informações relevantes; ainda não resolvi nada.

Passo 2

O que são orbitais atômicos e por que “hibridizar”?
  • Orbitais atômicos são regiões do espaço onde há maior probabilidade de encontrar elétrons (ex.: 2s, 2p_x, 2p_y, 2p_z). Cada orbital tem forma e energia distintas.
  • Hibridização é um modelo prático que diz que orbitais atômicos (de energia parecida) podem “misturar-se” matematicamente para formar novos orbitais equivalentes — os orbitais híbridos — que explicam melhor as geometrias moleculares observadas.
  • Regra prática: o número de orbitais híbridos formados costuma igualar o número de regiões de ligação/pares ao redor do átomo central (no BF_3 são 3 ligações → formar 3 híbridos).

Passo 3

Por que há necessidade de promover um elétron antes de híbridos (explicação didática)?
  • No estado fundamental o boro tem 2s^2\,2p^1: apenas 1 elétron desemparelhado na camada n=2, logo, sem promoção só formaria uma ligação covalente simples.
  • Para explicar 3 ligações equivalentes costuma-se invocar uma promoção/excitação: um elétron do orbital 2s é promovido ao orbital 2p. Assim passamos de
\text{estado fundamental: }2s^2\,2p^1
para
\text{após promoção: }2s^1\,2p^2óçã
  • Observação prática: a promoção custa energia, mas a formação de três ligações fortes compensa essa energia. Em teoria quântica moderna não é obrigatório falar de “promoção” como passo físico separado, mas para a prova esse raciocínio é muito útil e aceito.

Passo 4

Formação dos orbitais híbridos ( \text{sp}^2):
  • Depois da promoção, há um orbital 2s e dois orbitais 2p parcialmente ocupados que podem se combinar linearmente para formar três orbitais equivalentes chamados \text{sp}^2.
  • Conceito concreto: mistura de um orbital s com dois orbitais p:
1\times 2s + 2\times 2p \longrightarrow 3\\ \text{orbitais}\\ \text{sp}^2
  • Cada orbital \text{sp}^2 tem fração de caráter s igual a \dfrac{1}{1+2}=\dfrac{1}{3} ( \approx 33{,}3\% de caráter s) e \dfrac{2}{3} ( \approx 66{,}7\%) de caráter p. Isso influencia energia e comprimento de ligação (mais caráter s → elétron mais próximo do núcleo → ligação mais curta e mais forte).
  • Do total de três orbitais \text{sp}^2, cada um carrega um elétron desemparelhado (após promoção), prontos para formar ligações sigma com átomos de flúor.

Passo 5

O orbital que sobra: o 2p não hibridizado
  • Dos três orbitais 2p originais, dois entraram na hibridização e um permaneceu sem misturar — chamamos de orbital 2p não hibridizado.
  • Esse orbital 2p remanescente fica perpendicular ao plano formado pelos três \text{sp}^2.
  • Em BF_3 esse 2p está vazio (ou parcialmente disponível) e explica a capacidade do boro de aceitar um par de elétrons (comportamento de ácido de Lewis) e também possibilita algum \pi-retorno fraco das lonas de flúor.

Passo 6

Geometria e tipo de ligações resultantes (como apresentar na prova)
  • Os três orbitais \text{sp}^2 ficam em um plano, orientados a 120^\circ uns dos outros, gerando a geometria trigonal plana observada para BF_3.
  • Cada ligação B–F é formada por sobreposição sigma entre um orbital \text{sp}^2 do B e o orbital apropriado do F (normalmente um orbital p contendo o elétron do flúor).
  • Conclusão qualitativa: três ligações \sigma equivalentes (sp ^2-p), molécula plana com ângulos \;120^\circ, e um orbital 2p não hibridizado perpendicular e vazio — por isso o B não completa o octeto (tem 6 elétrons ao redor).

Passo 7

Dica prática passo a passo para escrever isso numa prova (faça assim, curto e claro)
  1. Escreva a configuração eletrônica do boro: 1s^2\,2s^2\,2p^1.
  2. Explique a necessidade de ter três elétrons desemparelhados (promoção): 2s^2\,2p^1 \to 2s^1\,2p^2.
  3. Diga que 2s + dois 2p se misturam para formar três orbitais \text{sp}^2.
  4. Informe que sobra um 2p não hibridizado perpendicular ao plano.
  5. Declare a geometria: trigonal plana, ângulos 120^\circ; e que B tem octeto incompleto (6 elétrons) e orbital vazio.

Resposta

Boro em BF_3: configuração 1s^2\,2s^2\,2p^1. Após promoção 2s^1\,2p^2, ocorre hibridização 1\times2s+2\times2p\to3 orbitais \text{sp}^2 equivalentes (cada uma com \tfrac{1}{3} de caráter s), orientadas no plano a 120^\circ, formando três ligações sigma com os F; fica um orbital 2p não hibridizado perpendicular e vazio, o que explica o octeto incompleto do boro e sua acidez de Lewis.

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