Dúvida sobre estrutura molecular- [PCl4]+ e [PCl6]-

Eu resolvi uma questão sobre geometria molecular que trazia que as substâncias [PCl4]+ e [PCl6]- possuem, respectivamente, geometria tetraédrica e octaédrica.

Eu sei que o fósforo pertence à família 5 A, logo, ele tem 5 elétrons na camada de valência. Mas eu fico confusa quando tem esses sinais de mais ou menos na substância.
Queria saber se meu pensamento está correto: na substância [PCl4]+, que é tetraédrica e faz 4 ligações com 4 cloros diferentes, o sinal de + significa que o fósforo "perdeu" um elétron e, por isso, ao invés de fazer 5 ligações, faz apenas 4, é isso??
Assim como em [PCl6]- o fósforo ganhou 1 elétron a mais, o que permitiu que ele fizesse 6 ligações com o cloro, ao invés de 5, é isso???


Agradeço desde já!!

Olá! Estou estudando o mesmo assunto e apesar de geralmente não ser ensinado dessa forma, penso que o melhor jeito de entender isso é utilizando-se de toda a teoria.

O fósforo (P) tem 5 elétrons na última camada, porque está na família 5A/15
O cloro (Cl) tem 7 elétrons na última camada, porque está na família 7A/17

Logo, se a substância fosse PCl4, haveria 33 elétrons disponíveis no total, certo? (5 + 7 x 4 = 33)

Como a substância é PCl4+, isso significa que há 32 elétrons no total, porque se está mais positiva, há menos elétrons. E o "+" sem número simboliza +1, ou seja, menos um elétron no total da substância.

Qual a utilidade disso?
Sabendo da quantidade elétrons disponíveis existentes, é possível montar a estrutura/geometria corretamente. Primeiro colocando a disposição dos átomos, com o átomo central sendo o com menor eletronegatividade (fósforo) e os outros em volta. Depois dispondo os elétrons, iniciando pelo átomo central (os elétrons vermelhos na imagem), pois ele tem que ter pares de elétrons com todos os outros átomos, já que são ligações covalentes. Por fim, como cada par de elétrons entre átomos pode ser representado por uma barra, você pode montar a estrutura plana (e por ser um íon deve representar o + no colchetes.             




E por que afinal esse + existe? Porque apesar de todos os átomos da substância ficarem com 8 elétrons, o fósforo deveria ter um par de elétrons a mais, porque ele não obedece a regra do octeto, ou seja, não se estabiliza com 8 elétrons. Logo, é como se faltasse um par de elétrons na substância, e por isso o +.

Para fazer isso por meio de cálculos é só utilizar a carga formal:
Carga formal = número de elétrons na camada de valência - elétrons não compartilhados - elétrons compartilhados/2
Carga formal do fósforo nessa substância = 5 (está na fámilia 5A) - 0 (não existe elétrons não compartilhados aqui) - 8 elétrons compartilhados/2 (4) = 5 - 4 = 1 
Carga formal dos cloros = 0 
Total = +1

Na substância (PO4)-3, por exemplo, dispõe-se os elétrons e aparentemente é visto que todos os átomos estão com 8 elétrons. Dessa forma:


Mas ao calcular a carga formal do fósforo: 5 elétrons na camada de valência - 0 elétrons sendo compartilhados - 8/2 elétrons compartilhados = 1, mostra que a carga formal não está zero e daí necessita de mais um par de elétrons compartilhados (o fósforo tem o chamado octeto expandido). Dessa forma, o fósforo fica com a carga formal zero, estável (5 elétrons na camada de valência - 0 elétrons não compartilhados - 10/2 elétrons compartilhados = 0).



E os oxigênios ficam com carga formal -1, e como são 3: a substância fica com carga -3.


Como saber se o elemento adere ou não a regra do octeto?
Até onde eu sei é algo experimental e, então, decora-se. Sabendo que a maior parte adere a regra do octeto (e por isso é chamado de regra), é mais fácil saber quais são as exceções. Para saber mais sobre isso tem em diversos sites por aí, mas o hidrogênio, o lítio e o berílio ficam estáveis com apenas 2 elétrons (ficam equivalentes ao gás nobre hélio). O boro e o alumínio ficam estáveis com 6 elétrons. Os octetos expandidos são os que ficam estáveis com mais de 8 elétrons, como o fósforo, o enxofre, o bromo...E ainda tem os radicais livres que ficam estáveis com um número ímpar de elétrons, como pode ser visto com o nitrogênio.

MUITO bom!!!

Obrigada!!!!!

Carol Peletier escreveu:"... Por fim, como cada par de elétrons entre átomos pode ser representado por uma barra, você pode montar a estrutura planta (e por ser um íon deve representar o + no colchetes."       

É estrutura planta mesmo ou plana?

hahahahaha 

plana*

Vou aproveitar o espaço para tirar algumas dúvidas:
1) Como é que vocês sabem que é o fósforo que perde 1 elétron?

2) Eu vi a sua postagem sobre carga formal e devo confessar que nunca vi uma questão que pedisse isso: pra falar a verdade eu nunca nem fiz essa conta. Mas a minha dúvida é a seguinte ->  No íon (PO4)3- quem é que ganha os 3 elétrons?

3) O que significa ter o octeto expandido?

4) Não existe o composto PCl4 (sem ser um íon) por causa da carga formal que não dá zero?

Obrigado desde já

Eu acho que respondi todas as suas perguntas ao deixar minha resposta lá em cima mais completa, verifica lá se entendeu.

Entendi! Agradeço muito!

Só mais uma coisa: Aquela dupla ligação ali entre fósforo e oxigênio não é dativa porque o fósforo - ainda que já tenha completado seus 8 elétrons - possui o octeto expandido, ou seja, compartilha elétrons sem necessidade em vez de só "dar" estilo dativa?

Wikipedia diz que "na realidade, ligações covalentes dativas são apenas explicações didáticas para uma melhor visão da estrutura da molécula ou do íon. Existem apenas ligações covalentes comuns. Isso é explicado pela teoria de expansão de octeto, que átomos, geralmente do terceiro período para frente (por exemplo o Enxofre), podem fazer a expansão e se estabilizarem com mais elétrons na valência fugindo, assim, da regra do octeto."

Na prova que eu vou fazer a banca não utiliza o conceito de ligação dativa, não sei te responder ao certo, pelo menos não até agora 

Já me ajudou muito, já está bem mais claro pra mim! Obrigado pela sua atenção!!
Apenas por curiosidade, qual é a prova que você vai fazer?