- 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:
. - Configuração eletrônica do boro no estado fundamental:
. - Em compostos como o
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.:
, , , ). 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
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
: apenas 1 elétron desemparelhado na camada , logo, sem promoção só formaria uma ligação covalente simples. - Para explicar 3 ligações equivalentes costuma-se invocar uma promoção/excitação: um elétron do orbital
é promovido ao orbital . Assim passamos de
para
- 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 (
):
- Depois da promoção, há um orbital
e dois orbitais parcialmente ocupados que podem se combinar linearmente para formar três orbitais equivalentes chamados . - Conceito concreto: mistura de um orbital
com dois orbitais :
- Cada orbital
tem fração de caráter igual a ( de caráter ) e ( ) de caráter . Isso influencia energia e comprimento de ligação (mais caráter → elétron mais próximo do núcleo → ligação mais curta e mais forte). - Do total de três orbitais
, cada um carrega um elétron desemparelhado (após promoção), prontos para formar ligações sigma com átomos de flúor.
Passo 5
O orbital que sobra: o
não hibridizado
- Dos três orbitais
originais, dois entraram na hibridização e um permaneceu sem misturar — chamamos de orbital não hibridizado. - Esse orbital
remanescente fica perpendicular ao plano formado pelos três . - Em
esse 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 -retorno fraco das lonas de flúor.
Passo 6
Geometria e tipo de ligações resultantes (como apresentar na prova)
- Os três orbitais
ficam em um plano, orientados a uns dos outros, gerando a geometria trigonal plana observada para . - Cada ligação B–F é formada por sobreposição sigma entre um orbital
do B e o orbital apropriado do F (normalmente um orbital contendo o elétron do flúor). - Conclusão qualitativa: três ligações
equivalentes (sp -p), molécula plana com ângulos , e um orbital 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)
- Escreva a configuração eletrônica do boro:
. - Explique a necessidade de ter três elétrons desemparelhados (promoção):
. - Diga que
+ dois se misturam para formar três orbitais . - Informe que sobra um
não hibridizado perpendicular ao plano. - Declare a geometria: trigonal plana, ângulos
; e que B tem octeto incompleto (6 elétrons) e orbital vazio.
Resposta
Boro em
: configuração
. Após promoção
, ocorre hibridização
orbitais
equivalentes (cada uma com
de caráter
), orientadas no plano a
, formando três ligações sigma com os
; fica um orbital
não hibridizado perpendicular e vazio, o que explica o octeto incompleto do boro e sua acidez de Lewis.