Analise a molécula de tetrafluoreto de xenônio (XeF4). Determine a hibridização do átomo de xenônio e explique como isso permite que ele forme quatro ligações com átomos de flúor, incluindo os pares de elétrons não ligantes. Descreva a geometria da molécula e calcule as cargas formais para cada átomo. Justifique a geometria final com base nos pares de elétrons ao redor do átomo central.

Passo 1

Beleza, vamos analisar a molécula de tetrafluoreto de xenônio, XeF4. O que precisamos descobrir aqui é a hibridização do átomo de xenônio, entender como ele consegue formar quatro ligações com os átomos de flúor mesmo tendo pares de elétrons não ligantes. Além disso, vamos descrever qual é a geometria da molécula, calcular as cargas formais de cada átomo e justificar a geometria com base nos pares de elétrons ao redor do xenônio.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar o número total de pares de elétrons ao redor do átomo central, que aqui é o xenônio (Xe). O xenônio está ligado a quatro átomos de flúor e tem dois pares de elétrons não ligantes. Isso nos dá um total de seis pares de elétrons (4 de ligações + 2 não ligantes).

Passo 3

Agora, vamos determinar a hibridização do xenônio. Quando temos seis pares de elétrons ao redor do átomo central, a hibridização é $ \mathrm{sp}{3}\mathrm{d}{2} $. Isso significa que o xenônio utiliza seis orbitais híbridos para acomodar os pares de elétrons, permitindo que ele forme quatro ligações com os átomos de flúor e mantenha os dois pares não ligantes.

Passo 4

Com a hibridização definida, vamos descrever a geometria da molécula. Para seis pares de elétrons, a geometria eletrônica é octaédrica. No caso do XeF4, como dois desses pares são não ligantes, a geometria molecular resultante é quadrado planar. Isso ocorre porque os pares não ligantes ocupam posições opostas no octaedro, minimizando a repulsão entre eles.

Passo 5

Vamos calcular as cargas formais de cada átomo. A fórmula para a carga formal é:
Carga Formal = Número de elétrons de valência - (Número de elétrons não ligantes + Número de elétrons compartilhados2) úéêúéãúé
Para o xenônio:
  • Elétrons de valência: 8
  • Elétrons não ligantes: 4
  • Elétrons compartilhados: 8 (4 ligações simples)
Carga Formal do Xe = 8 - (4 + 4) = 0
Para cada flúor:
  • Elétrons de valência: 7
  • Elétrons não ligantes: 6
  • Elétrons compartilhados: 2 (em uma ligação simples)
Carga Formal de cada F = 7 - (6 + 1) = 0
Assim, todas as cargas formais são zero, indicando uma molécula estável.

Passo 6

Finalmente, vamos justificar a geometria quadrado planar com base nos pares de elétrons. No XeF4, os dois pares não ligantes ocupam posições opostas no octaedro eletrónico, reduzindo a repulsão entre eles. Isso permite que os quatro átomos de flúor se posicionem nos quatro cantos de um plano, resultando na geometria quadrado planar. Essa disposição minimiza a repulsão entre todos os pares de elétrons, tornando a molécula estável.

Resposta

O átomo de xenônio em XeF4 está hibridizado em $ \mathrm{sp}{3}\mathrm{d}{2} $, permitindo a formação de quatro ligações com os átomos de flúor e acomoda dois pares de elétrons não ligantes. A molécula possui geometria quadrado planar e todas as cargas formais são zero, o que valida a disposição dos pares de elétrons que minimiza as repulsões, resultando em uma estrutura estável.

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