PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 12 (2º semestre · 2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2011
Os elementos químicos genéricos X (Z = 15) e Y (Z = 17) reagem entre si para formar o composto mais estável com fórmula mínima \text{XY}_3. O arranjo espacial dessa estrutura é formado de acordo com o modelo proposto pela teoria de repulsão dos elétrons na camada de valência. Dessa forma,
a) represente a estrutura de Lewis e escreva o tipo de ligações existentes na molécula; (2,0 pontos)
b) escreva qual a hibridização do átomo central e a geometria da molécula, de acordo com a teoria da repulsão dos pares de elétrons da camada de valência. (3,0 pontos)
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Resolução comentada
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a) X tem Z = 15, com distribuição 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^3: são 5 elétrons de valência (família 15). Y tem Z = 17, com 3s^2\,3p^5: são 7 elétrons de valência (halogênio). Y precisa de mais 1 elétron para completar o octeto e X precisa de mais 3, então a fórmula mínima é \text{XY}_3 (como \ce{PCl3}).
O átomo X faz 3 ligações simples, uma com cada Y, e ainda sobra um par de elétrons não ligante em X. Cada Y tem 3 pares não ligantes.
Estrutura de Lewis (X central, com um par isolado; cada Y com três pares isolados):
onde o terceiro Y também está ligado a X e X mantém seu par de elétrons. Todas as ligações são covalentes simples (sigma), entre ametais, e polares, porque X e Y têm eletronegatividades diferentes (Y é mais eletronegativo).
Resposta: três ligações covalentes simples (sigma) X–Y, polares, e um par de elétrons não ligante em X.
b) Ao redor do átomo central X há 4 regiões de alta densidade eletrônica: 3 pares ligantes e 1 par não ligante. Pela teoria da repulsão dos pares de elétrons da camada de valência (VSEPR), esses 4 pares se orientam para os vértices de um tetraedro, o que corresponde à hibridização sp^3 (um orbital s e três p misturados).
Como um dos vértices é ocupado pelo par não ligante, que não faz parte da forma da molécula, os 3 átomos de Y ocupam os outros três vértices. A geometria molecular é, portanto, piramidal trigonal. O par isolado repele mais que os pares ligantes, e por isso o ângulo Y–X–Y fica menor que 109{,}5^\circ, como em \ce{PCl3} (cerca de 100^\circ).
Resposta: hibridização sp^3; geometria piramidal (trigonal).
Assuntos: Geometria molecular e polaridade, Ligação covalente e estruturas de Lewis.
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Fonte: UFG 2ª etapa 2011 · 2º semestre · 2º dia · Grupo 2. Prova oficial ↗