Questão 9 de Química geral estilo IME resolvida

Enunciado

Uma amostra de um hidreto molecular de boro tem massa molar 28,0 g/mol e contém 78,57% de boro em massa. Considere B = 11,0 e H = 1,0 g/mol. Cada B fornece três elétrons de valência e cada H, um. Um estudo estrutural detectou oito contatos B–H por molécula, incluindo contatos com hidrogênios em ponte; não existe contato direto B–B no modelo adotado. Em uma ligação de três centros e dois elétrons, um único par é compartilhado pelos três átomos. a) Determine a fórmula molecular, o número de elétrons de valência disponíveis e o número que seria necessário se cada um dos oito contatos B–H fosse uma ligação comum de dois centros e dois elétrons. Calcule a deficiência percentual em relação a essa última contagem. b) Outro composto, BF3, reage com NH3 formando F3B←NH3. Represente as estruturas de Lewis de BF3, NH3 e do aduto, indicando pares não ligantes e cargas formais. Identifique o ácido e a base de Lewis. Compare as geometrias ao redor do B antes e depois da formação do aduto.

Resolução comentada

Resposta: a) B2H6; 12 elétrons disponíveis, 16 necessários na contagem convencional de contatos, deficiência de 25,0%. b) BF3 é ácido de Lewis, NH3 é base; B passa de trigonal plano a tetraédrico. No aduto, B tem carga formal −1 e N, +1; cada F possui três pares não ligantes.

Em um mol de moléculas, a massa de B é 0,7857(28,0)≈22,0 g, ou dois B. Sobram 6,0 g de H, ou seis H: B2H6. Há 2(3)+6(1)=12 elétrons de valência. Quatro contatos terminais e quatro contatos com os dois H em ponte totalizariam oito ligações convencionais e exigiriam 16 elétrons. A deficiência é (16−12)/16=25,0%. No modelo de três centros, os terminais usam oito elétrons e as duas pontes usam quatro, fechando os 12 disponíveis. Não se atribuem quatro elétrons a cada ponte. Em BF3, B faz três ligações simples B–F, sem par não ligante; cada F tem três pares, e todas as cargas formais são zero. O B tem seis elétrons ao redor de si e geometria trigonal plana. Em NH3, N faz três ligações N–H e tem um par não ligante: geometria molecular piramidal e cargas formais nulas. O par do N é doado ao B, formando uma ligação B–N. Logo, BF3 aceita um par e é ácido de Lewis; NH3 o doa e é base. No aduto, B possui quatro ligações, geometria tetraédrica e carga formal 3−4=−1; N tem quatro ligações, nenhum par não ligante e carga formal 5−4=+1. A soma é zero. A seta indica a origem do par, mas a ligação formada é covalente; não se deve conservar o par como não ligante no N após usá-lo na ligação.