1.43 Considere uma espécie química (uma molécula ou um íon) na qual um átomo de carbono forme três ligações simples com três átomos de hidrogênio e na qual o átomo de carbono não possua outros elétrons de valência.
(a) Qual a carga formal que o átomo de carbono teria?
(b) Qual a carga total que a espécie teria?
(c) Que forma você esperaria para essa espécie?
(d) Qual o estado de hibridização você esperaria para o átomo de carbono?
(a) Qual a carga formal que o átomo de carbono teria?
(b) Qual a carga total que a espécie teria?
(c) Que forma você esperaria para essa espécie?
(d) Qual o estado de hibridização você esperaria para o átomo de carbono?
Passo 1
O enunciado descreve uma espécie em que um átomo de carbono faz três ligações simples com três átomos de hidrogênio e não possui outros elétrons de valência. O que precisamos usar aqui é o conceito de carga formal (para a letra (a)), somar essas cargas formais para achar a carga total da espécie (letra (b)), aplicar a teoria VSEPR para deduzir a geometria molecular (letra (c)) e contar domínios eletrônicos para determinar a hibridização do carbono (letra (d)).
Passo 2
Para calcular a carga formal do carbono usamos a fórmula
onde
é o número de elétrons de valência do carbono,
é o número de elétrons não compartilhados nele e
é o número total de elétrons de ligação ao seu redor. Aqui temos
,
e
. Logo,
Passo 3
A carga total da espécie é a soma das cargas formais de todos os átomos. Como cada hidrogênio numa ligação simples tem carga formal zero, a única contribuição é do carbono:
Passo 4
Segundo a teoria VSEPR, três pares de elétrons de ligação ao redor de um átomo central, sem pares isolados, dispõem-se nos vértices de um triângulo para minimizar repulsões. Portanto, a forma molecular é trigonal planar, com ângulos aproximados de
.
Passo 5
Para definir a hibridização contamos os domínios eletrônicos (pares de ligação ou pares não ligantes) em torno do carbono. São três domínios de ligação, o que corresponde à hibridização
. Nesse modelo ficam três orbitais híbridos
num plano e um orbital
puro vazio perpendicular a ele.
Resposta
(a)
(b)
(c) trigonal planar (plano trigonal)
(d)
(b)
(c) trigonal planar (plano trigonal)
(d)