- Analise sucessivamente cada molécula descrevendo o estado de hibridização do átomo central, os ângulos de ligação do átomo central e a geometria da molécula (linear, trigonal planar ou tetraédrica).
b) HCN
Passo 1
O enunciado pede, para a molécula dada (HCN), que eu identifique, de forma sucessiva:
- o estado de hibridização do átomo central;
- os ângulos de ligação ao redor do átomo central;
- a geometria da molécula (linear, trigonal planar ou tetraédrica).
Informações relevantes fornecidas implicitamente pelo enunciado:
- A molécula é
(fórmula HCN). - Não há outras informações extras; preciso estabelecer a estrutura eletrônica (Lewis) para decidir qual é o átomo central e contar domínios eletrônicos ao redor dele.
Passo 2
Construção da estrutura de Lewis (passo a passo, bem mastigado).
- Contagem de elétrons de valência:
tem elétron, tem elétrons, tem elétrons. Total de elétrons de valência: . - A regra prática para moléculas com hidrogênio é que
fica sempre terminal. Então a provável conectividade é . - Preenchendo as ligações simples entre átomos consome
elétrons por ligação. Com conectividade há duas ligações básicas (H–C e C–N) consumindo elétrons; restam elétrons para completar octetos/lone pairs. - Para obedecer ao octeto do carbono e do nitrogênio e gastar os
elétrons restantes, a estrutura que funciona é uma ligação tripla entre C e N: , com um par isolado em . - Verificação rápida: contas de elétrons na estrutura
ligações (H–C = 2 e C≡N = 6) totalizam elétrons usados em ligações; mais o par isolado em (2 elétrons) dá elétrons. Carbono tem 2 ligações sigma (uma com H e uma com N) — isso satisfaz seu octeto usando também as ligações para completar.
Portanto a estrutura de Lewis (que eu peguei por raciocínio acima) é
com um par livre em
.
Passo 3
Determinar qual é o átomo central e contar os domínios eletrônicos em torno dele.
- O átomo central é o carbono, porque o hidrogênio só pode fazer uma ligação e normalmente fica na extremidade; a conectividade natural é
. - Agora conto os domínios eletrônicos (ou regiões de densidade eletrônica) ao redor do átomo central (
). - Uma ligação simples
conta como 1 domínio. - Uma ligação tripla
também conta como 1 domínio (porque todos os três pares ligados entre C e N ocupam a mesma região direcional; para VSEPR uma ligação múltipla conta como um único domínio).
- Uma ligação simples
- Logo, o carbono tem exatamente
domínios eletrônicos ao seu redor: (1) o domínio ligação com e (2) o domínio ligação tripla com .
Passo 4
Relembrando o conceito de híbrido e como relacionar domínios com hibridização (aula curta e prática).
- Regra prática simples: o número de orbitais híbridos em um átomo central iguala o número de domínios eletrônicos ao redor dele.
-
domínios hibridização . -
domínios hibridização . -
domínios hibridização .
-
- O motivo físico (resumido): o átomo combina orbitais atômicos (por exemplo,
e ) formando novos orbitais híbridos orientados de modo a minimizar repulsões eletrônicas; para domínios os híbridos resultantes são , dispostos em linha (ângulo ), e sobraram dois orbitais puros que podem formar ligações .
Aplicando ao carbono em HCN:
- Como contei
domínios, o carbono está hibridizado .
Passo 5
Explicar como a hibridização
dá origem às ligações em HCN (detalhes práticos para entender o que aparece na prova).
- Hibridização
no carbono: ele mistura um orbital com um (por exemplo ) para formar dois orbitais híbridos linearmente orientados em direções opostas. - Esses dois orbitais
do carbono formam os dois sinais sigma ( ): - Um orbital
do C sobrepõe-se com o orbital do formando a ligação . - O outro orbital
do C sobrepõe-se com um orbital híbrizado (ou ) do N para formar a ligação .
- Um orbital
- Os dois orbitais
não-hibridizados restantes no carbono (por exemplo e ) se alinham perpendicularmente ao eixo da ligação e formam duas ligações com orbitais do nitrogênio, resultando na tripla entre C e N (uma + duas ). - Observação extra (útil em provas): o nitrogênio em HCN também tem
domínios ao redor (a ligação tripla com C conta como 1 e o par isolado conta como 1), portanto o nitrogênio também tende a ser hibridizado . Isso explica a complementaridade orbital C–N na tripla ligação.
Passo 6
Determinar os ângulos de ligação e a geometria molecular com VSEPR (descrição prática).
- Quando um átomo central tem
domínios eletrônicos, a menor repulsão entre essas regiões ocorre colocando-as em posições opostas: isso gera um arranjo linear. - Logo o ângulo entre as ligações ao redor do carbono (o ângulo
) é . - A geometria da molécula em torno do carbono é, portanto, linear.
- Comentário motivacional: na prova, se ver “2 domínios” já pode escrever imediatamente "sp, linear,
" — essa é a saída rápida e segura.
Passo 7
Resumo rápido e exemplo comparativo para fixar (como usar na hora da prova).
- Resumo para HCN:
- Átomo central:
- Domínios ao redor de
: - Hibridização:
- Ângulo de ligação principal:
- Geometria: linear
- Átomo central:
- Exemplo comparativo (para memória): CO
também tem C com domínios (duas ligações duplas) → , linear, . Já tem domínios → , tetraédrica, . Isso ajuda a nunca confundir.
Resposta
Hibridização do átomo central (C):
Ângulo de ligação :
Geometria da molécula: linear
Ângulo de ligação
Geometria da molécula: linear