PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 33 do IME 2017

Prova objetiva · Química · Química: Geometria molecular e polaridade

As moléculas \Phi\mathrm{OF}_4, \Psi\mathrm{F}_4 e \Omega\mathrm{F}_5 apresentam, respectivamente, formas geométricas que se aproximam das figuras (1), (2) e (3), mostradas a seguir, no modelo de bola e palito:

Três modelos moleculares de bola e palito, numerados (1), (2) e (3). Em (1), o átomo central Φ está ligado a um O acima e a quatro F, dispostos à esquerda, à direita, acima à esquerda e abaixo à direita. Em (2), o átomo central Ψ está ligado a quatro F: dois alinhados verticalmente, acima e abaixo, e dois à direita, um acima e outro abaixo. Em (3), o átomo central Ω está ligado a cinco F: dois alinhados verticalmente, acima e abaixo, e três dispostos à esquerda, acima à direita e abaixo à direita.

Sabendo-se que “\Phi“, “\Psi” e “\Omega” representam elementos da tabela periódica, assinale a alternativa correta que indica, na sequência, as possíveis identidades destes elementos:

Parte da Tabela Periódica

8A
18
3A
13		 4A
14		 5A
15		 6A
16		 7A
17		 2
He
5
B		 6
C		 7
N		 8
O		 9
F		 10
Ne
13
Al		 14
Si		 15
P		 16
S		 17
Cl		 18
Ar
31
Ga		 32
Ge		 33
As		 34
Se		 35
Br		 36
Kr
49
In		 50
Sn		 51
Sb		 52
Te		 53
I		 54
Xe
81
Tl		 82
Pb		 83
Bi		 84
Po		 85
At		 86
Rn
  1. A
    \ce{Br}, \ce{Te}, \ce{Sb}
  2. B
    \ce{As}, \ce{Sn}, \ce{Sb}
  3. C
    \ce{Se}, \ce{Sb}, \ce{Cl}
  4. D
    \ce{Xe}, \ce{S}, \ce{P}
  5. E
    \ce{Bi}, \ce{Pb}, \ce{As}
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Resolução comentada

Use a teoria da repulsão dos pares eletrônicos (VSEPR): a geometria depende do número de pares de elétrons ao redor do átomo central, ligantes e não ligantes.

Figura (1), \Phi\mathrm{OF}_4: são 5 ligantes (1 O e 4 F) e a forma é pirâmide de base quadrada. Isso corresponde a 6 pares: 5 ligantes e 1 par não ligante, geometria octaédrica com uma posição ocupada por par livre. Logo \Phi tem 6 elétrons de valência (5 ligações sigma e 1 par livre), ou seja, família 6A... Conferindo: com a dupla \Phi=\mathrm{O}, o central usa 4 elétrons nas ligações com F e 2 na ligação com O, restando 1 par livre se tiver 6 elétrons. Em \mathrm{XeOF}_4 o Xe (8 elétrons) tem 4 ligações simples com F, 1 dupla com O e 1 par livre: 6 regiões, pirâmide quadrada. Portanto \Phi é Xe (grupo 18).

Figura (2), \Psi\mathrm{F}_4: forma de gangorra (seesaw), com 5 pares: 4 ligantes e 1 par livre, bipirâmide trigonal. Isso exige 6 elétrons de valência: família 6A, como S, Se ou Te. Em \mathrm{SF}_4 o S tem 6 elétrons, 4 ligações e 1 par livre.

Figura (3), \Omega\mathrm{F}_5: bipirâmide trigonal com 5 ligantes e nenhum par livre. Isso exige 5 elétrons de valência: família 5A, como P, As ou Sb, como em \mathrm{PF}_5.

Sequência: grupo 18, grupo 16, grupo 15. Só a alternativa D tem Xe, S e P nessa ordem.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ABr, Te, Sb não seguem os grupos 18, 16 e 15; Br (grupo 17) daria uma geometria diferente em \Phi\mathrm{OF}_4.
  • BAs (grupo 15) e Sn (grupo 14) não dão as geometrias pedidas; Sn teria só 4 elétrons de valência.
  • CSe em (1) e Sb em (2) invertem os grupos; Cl em (3) teria pares livres e não seria bipirâmide trigonal.
  • EBi (grupo 15) e Pb (grupo 14) não têm a configuração exigida em (1) e (2).

Assuntos: Geometria molecular e polaridade, Tabela periódica.

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Fonte: IME 2017 · Prova objetiva. Prova oficial ↗