Estrutura AsF3 Lewis, Geometria, Hibridização: 5 etapas (resolvido)

O trifluoreto de arsênio (AsF3) tem um átomo central de arsênio (As) com 5 elétrons de valência, ligado a três átomos de flúor (F), cada um contribuindo com 7 elétrons de valência. A estrutura de Lewis mostra três ligações As-F simples e um par solitário no átomo As, usando 26 elétrons de valência. AsF3 exibe uma geometria piramidal trigonal, com ângulos de ligação ligeiramente menores que 109.5° devido ao par solitário no arsênico, indicando hibridização sp³. As ligações As-F são polares devido à diferença de eletronegatividade (As: 2.18, F: 3.98), contribuindo para a polaridade geral da molécula. Esta estrutura influencia sua reatividade e uso em síntese química.

Trifluoreto de arsênico é principalmente um composto gasoso, mas também é encontrado em estado sólido. É estrutura piramidal com ângulo de ligação (F-As-F) 96.2⁰ e o comprimento da ligação As-F é 170.6 pm. Arsênico é sp³ hibridizado em AsF₃ molécula na qual estão presentes três pares de ligações e um par isolado.

Vamos nos concentrar nos seguintes tópicos sobre trifluoreto de arsênico.

Como desenhar AsF₃ estrutura de Luís?

Para conhecer o processo de desenhar uma estrutura de lewis, primeiro você tem que saber o que é estrutura de lewis. É basicamente uma representação estrutural de uma molécula onde os elétrons não ligantes são mostrados ao redor dos respectivos átomos participantes na estrutura de Lewis.

1. Determinação do elétron de valência: Nesta molécula, AsF₃, átomo central, arsênico e átomos substituintes flúor têm três e cinco elétrons, respectivamente, em sua camada mais externa.
2. Descobrindo os elétrons de ligação: Total de três ligações covalentes estão presentes nesta espécie molecular. Assim (3 × 2 = 6) elétrons estão envolvidos na ligação.
3. Descobrindo os elétrons não ligantes:  O arsênico tem dois elétrons não ligantes e o flúor tem um total de cinco elétrons como não ligados.

ASF₃ Forma da estrutura de Lewis

Forma e estrutura de qualquer molécula são quase duas palavras semelhantes apenas se não houver repulsão envolvendo o par de ligações e o par solitário estiver presente. A estrutura geométrica depende apenas da hibridização do átomo central, mas a forma de qualquer molécula depende dos seguintes parâmetros:

1. hibridização
2. Repulsão envolvendo pares solitários e pares de ligações.

A repulsão entre o par de ligações e o par solitário pode ser de três tipos:

• Repulsão de pares solitários- pares solitários
• repulsão par-ligação par-ligação
• repulsão de par-ligação solitária

A ordem crescente do fator repulsivo acima é:

par de ligação - repulsão de par de ligação < Par solitário – repulsão de par de ligação < Repulsão de par solitário- par solitário.

Em ASF₃, arsênico e flúor têm cinco e sete elétrons em sua respectiva camada de valência ou camada mais externa. A configuração eletrônica da camada de valência de As e F são 2s² 2p³ e 2s² 2p⁵. Entre esses cinco elétrons do arsênio, três elétrons participam da formação de ligações covalentes com três átomos de flúor. O resto dos dois elétrons de valência permanecem como não ligados.

Esses dois elétrons solitários enfrentam a repulsão dos elétrons de ligação. Como existe apenas um par isolado, a repulsão de par isolado-par isolado é insignificante para esta molécula.

Para esta repulsão par-ligação par-ligação e repulsão par-ligação-par, esta molécula é desviada de sua estrutura geométrica real (tetraédrica) e mostra uma estrutura piramidal trigonal com três pares de ligação e um par solitário no átomo central, arsênico.

ASF₃ Carga formal da estrutura de Lewis

O cálculo da carga formal de cada átomo em uma molécula é muito significativo em química porque ajuda a detectar os mais estáveis estrutura de lewis. A representação estrutural com número máximo de carga formal zero de seus respectivos átomos será a estrutura de Lewis mais estável.

• Carga formal = Número total de elétrons de valência – número de elétrons permanecem como não ligados – (número de elétrons envolvidos na formação da ligação/2)
• Carga formal de arsênico (As): 5 – 2 – (6/2) = 0
• Carga formal de flúor (F) = 7 – 6 – (2/2) = 0

A partir do cálculo formal da carga, fica claro que AsF₃ é uma molécula totalmente neutra com carga zero.

ASF₃ Ângulo da estrutura de Lewis

Ângulo denota basicamente o ângulo entre duas ligações. O ângulo de ligação geralmente depende dos dois fatores. Eles estão-

1. hibridização
2. Repulsão

Nesta molécula, a hibridização do átomo central é sp³. Assim, o ângulo de ligação ideal deve ser 109.5⁰. Mas, devido à presença de repulsão de pares de ligações isoladas, AsF₃ é desviado de seu ângulo de ligação real e mostra o ângulo (96.2⁰) menor que o real. Devido à predominância da repulsão do par de ligação livre sobre a repulsão do par de ligação, o ângulo de ligação real torna-se menor do que o ângulo de ligação ideal.

ASF₃ Regra do Octeto da Estrutura de Lewis

A regra do octeto é definida em química como uma regra muito importante na qual qualquer molécula deve ter a configuração eletrônica em sua camada mais externa que se assemelha à configuração eletrônica da camada de valência de gás nobre mais próxima na tabela periódica.

Nesta molécula de trifluoreto de arsênio, o arsênio tem cinco elétrons da camada de valência. Após a formação da ligação com três átomos de flúor, o arsênico ganha mais três elétrons em sua camada de valência e essa configuração eletrônica combina com seu gás nobre mais próximo Krypton, Kr (4s2 4p6). Assim, a regra do octeto é obedecida para o arsênico.

O flúor também satisfaz a regra do octeto. Tem um total de sete elétrons de valência e após a formação da ligação com o arsênico atinge oito elétrons da camada mais externa que combina com o gás nobre mais próximo Neon (2s² 2p⁶).

ASF₃ Pares Solitários da Estrutura de Lewis

Os pares solitários são aqueles elétrons da camada mais externa que não têm contribuição na formação de ligações com outras moléculas. Eles são mostrados ao redor dos átomos na molécula estrutura de lewis. Esses pares isolados têm um papel significativo na determinação da estrutura de qualquer molécula.

• Elétron não ligado = número total de elétrons de valência – número de elétrons ligados.
• Elétrons não ligados de As: 5 – 3 = 2 ou um par solitário.
• Elétrons não ligados de cada átomo de flúor: 7 – 1 = 6 ou três pares isolados.

Assim, o número total de elétrons não ligados em AsF₃ é = [2+(6×3)] = 20

ASF₃ Elétrons de valência

Os elétrons da camada de valência são os elétrons da camada mais externa de qualquer átomo. Eles são os mais reativos devido a terem menos atração nuclear sobre eles em comparação com os outros elétrons da camada interna.

O arsênico é um elemento do grupo nitrogênio. Assim, ele tem cinco elétrons em sua camada de valência. Dois deles em orbital 4s e o resto dos três elétrons no orbital 4p com configuração eletrônica semipreenchida.

O flúor é um composto de halogênio e todos os compostos de halogênio têm sete elétrons em suas respectivas camadas de valência. Dois deles estão no orbital 2s e o resto dos cinco estão no orbital 2p.

ASF₃ hibridização

A hibridização é um dos fatores mais importantes na química para determinar a forma molecular. Ele decide a forma e o ângulo de ligação de uma molécula que é mostrado na tabela a seguir.

Nesta molécula o arsênio é sp³ hibridizado. A hibridização de AsF₃ é mostrado abaixo.

O arsênico tem três elétrons em seu orbital 4p. O átomo de flúor compartilha seu único elétron de valência com o arsênico e este sp³ a hibridização é gerada. A hibridização nada mais é do que a mistura de dois orbitais atômicos para gerar um novo orbital híbrido. Neste sp³ da hibridização, um orbital s e três p do arsênio participam e a porcentagem do orbital s é 25 e o orbital p é 75. A partir da hibridização, podemos prever que esta molécula tem três pares de ligações com um par solitário tornando a molécula trigonal piramidal.

ASF₃ Solubilidade

O trifluoreto de arsênio é solúvel em diferentes tipos de solventes inorgânicos e orgânicos, como éter, benzeno e solução de amônia. É decomposto na água. É muito reativo com a água.

É AsF₃ ácido ou básico?

ASF₃ é um elemento básico suave por causa do par solitário de arsênico. O arsênico pode facilmente doar seu par solitário para qualquer átomo deficiente em elétrons, que é uma das propriedades mais importantes de uma base de Lewis. Não pode ser um ácido porque não é uma molécula deficiente em elétrons, mas sim uma molécula rica em elétrons que atua como doadora de pares de elétrons e não como aceptora.

É AsF₃ iônico?

ASF₃ definitivamente não é um composto iônico. É um composto covalente. Nesta molécula, um total de três ligações covalentes estão presentes entre arsênico e três átomos de flúor.

Nesta molécula, o arsênico tem três elétrons p e cada um dos átomos de flúor compartilha seu elétron de valência entre sete com o arsênico. Esses elétrons são compartilhados nem completamente transferidos do flúor para o arsênio e a diferença de eletronegatividade entre As e F também não é tão alta.

Para ser um composto iônico, um átomo deve ser metal, mas em AsF₃, o arsênio é metalóide e o flúor é um ametal. Assim, é um composto covalente e não um composto iônico.

É AsF₃ polar ou apolar?

A polaridade de qualquer molécula depende de dois fatores. Eles estão-

1. Polaridade de cada ligação
2. Orientação da ligação e dos átomos.

Em ASF₃, a ligação As-F é relativamente polar devido à pequena diferença de eletronegatividade entre elas e a estrutura desta molécula é piramidal trigonal. Assim, um momento de vínculo não pode ser cancelado por outro vínculo.

Então, todas essas razões afirmam que AsF₃ é definitivamente uma molécula polar com um momento de dipolo permanente.

Conclusão

A explicação detalhada sobre a estrutura, ângulo de ligação, forma e outros tópicos relevantes do AsF3 são destacados através do artigo acima. Podemos ver que esta molécula mostra uma estrutura piramidal trigonal com ângulo de ligação 96.2⁰ e tendo dois e seis elétrons não ligantes em arsênico e flúor, respectivamente.

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Aditi Roy

Olá,
Sou Aditi Ray, uma PME de química nesta plataforma. Concluí a graduação em Química pela Universidade de Calcutá e a pós-graduação pela Techno India University com especialização em Química Inorgânica. Estou muito feliz por fazer parte da família Lambdageeks e gostaria de explicar o assunto de forma simplista.
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