PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 23 da UFPR 2024

1ª fase

O texto a seguir é referência para as questões 22 a 24. · 1ª fase

O monofluorfosfato de sódio (\ce{Na2PO3F}) é adicionado a cremes dentais para prevenção da cárie. A hidroxiapatita (\ce{Ca5(PO4)3OH}) do esmalte do dente é solubilizada pelos ácidos produzidos pelas bactérias da boca, o que enfraquece o esmalte. Na presença do ânion monofluorfosfato (\ce{PO3F^{2-}}), parte da hidroxiapatita converte-se em fluorapatita (\ce{Ca5(PO4)3F}), que, por ser menos solúvel em meio ácido, torna o dente mais resistente à cárie.

A figura abaixo é a estrutura de Lewis que representa o ânion monofluorfosfato. Os números atômicos são: Z(\text{F}) = 9, Z(\text{O}) = 8 e Z(\text{P}) = 15.

Estrutura de Lewis do ânion monofluorfosfato entre colchetes com carga 2 menos. O átomo central de fósforo liga-se por ligação simples a um átomo de flúor com três pares de elétrons isolados, por ligações simples aos oxigênios OA e OC, cada um com três pares de elétrons isolados, e por ligação dupla ao oxigênio OB com dois pares de elétrons isolados.

Ao se calcular as cargas formais de cada átomo na estrutura apresentada, conclui-se que são nulas, com exceção dos átomos:

  1. A
    OA e OB, com carga -1 cada.
  2. B
    OA e OC, com carga -1 cada.
  3. C
    OA e F, com carga -1 cada.
  4. D
    OB e F, com carga -1 cada.
  5. E
    OB e P, com carga -1 cada.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

A carga formal de um átomo é CF = V - L - \frac{B}{2}, em que V é o número de elétrons de valência, L é o número de elétrons em pares isolados e B é o número de elétrons em ligações (metade deles "pertence" ao átomo).

Valências pelos números atômicos: F (Z=9) tem 7; O (Z=8) tem 6; P (Z=15) tem 5.

  1. Flúor: 3 pares isolados (L=6) e 1 ligação simples (B/2=1): CF = 7 - 6 - 1 = 0.
  2. \text{O}_A: 3 pares isolados (L=6) e 1 ligação simples: CF = 6 - 6 - 1 = -1.
  3. \text{O}_C: igual ao \text{O}_A, então CF = -1.
  4. \text{O}_B: 2 pares isolados (L=4) e ligação dupla (B/2=2): CF = 6 - 4 - 2 = 0.
  5. Fósforo: sem pares isolados e 5 ligações (1 com F, 1 com \text{O}_A, 1 com \text{O}_C, 2 com \text{O}_B), logo B/2=5: CF = 5 - 0 - 5 = 0.

Conferência: a soma das cargas formais é -1 + -1 = -2, igual à carga do ânion.

Portanto, só \text{O}_A e \text{O}_C têm carga formal diferente de zero, ambos -1.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AO_B faz ligação dupla e tem 2 pares isolados, então sua carga formal é 0, não −1.
  • CO flúor, com 3 pares isolados e uma ligação simples, tem carga formal 0.
  • DTanto O_B quanto F têm carga formal nula; além disso, deixa de fora O_A e O_C.
  • EO fósforo com 5 ligações tem carga formal 0 e O_B também é nulo.

Assuntos: carga formal, estrutura de Lewis.

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Fonte: UFPR 2024 · 1ª fase. Prova oficial ↗