- 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).
c)
Passo 1
O enunciado pede, para a espécie
: (1) o estado de hibridização do átomo central (carbono), (2) os ângulos de ligação em torno do átomo central e (3) a geometria da molécula (entre as opções fornecidas: linear, trigonal planar ou tetraédrica). Informação dada: a molécula é
(carbono ligado a três hidrogênios e com carga negativa).
Passo 2
Contagem de elétrons de valência (passo essencial para aplicar VSEPR e achar pares ligantes/par de elétrons não-ligantes):
- Carbono:
elétrons de valência. - Três hidrogênios:
elétrons. - Carga negativa
: adiciona elétron extra.
Portanto o total de elétrons de valência da espécie é
Cada ligação
usa um par de elétrons (2 elétrons). Há três ligações
, consumindo
elétrons. Logo restam
elétrons, que formam um par isolado (lone pair) sobre o carbono.
Passo 3
Determinar os domínios eletrônicos ao redor do carbono (importante para VSEPR):
- Três domínios correspondem às três ligações
. - Um domínio corresponde ao par isolado (2 elétrons) no carbono.
Total de domínios eletrônicos (ou “steric number”) =.
Passo 4
Hibridização a partir do número de domínios:
- Quando o número de domínios é
, o átomo central usa hibridização .
Explicação didática do que isso significa: -
é formado pela combinação de um orbital com três orbitais , gerando quatro orbitais híbridos equivalentes orientados aproximadamente nos vértices de um tetraedro regular. - Cada um desses quatro orbitais
pode abrigar um par eletrônico: no caso de , três orbitais formam ligações com os três hidrogênios e o quarto orbital contém o par isolado (lone pair).
Passo 5
Geometria eletrônica e geometria molecular (diferença importante):
- A geometria dos quatro domínios eletrônicos é tetraédrica (essa é a geometria eletrônica, ou geometria dos pares eletrônicos).
- A geometria que descreve somente a disposição dos átomos (geometria molecular) com três átomos ligados e um par isolado é trigonal piramidal (não listada entre as três opções fornecidas).
Observação sobre como o par isolado afeta ângulos: - Pares isolados ocupam mais espaço que pares ligantes, então eles repelem os pares ligados e comprimem ligeiramente os ângulos H–C–H em relação ao ângulo tetraédrico ideal.
- O ângulo tetraédrico ideal é
. Em , devido ao par isolado, os ângulos ficam um pouco menores que ; valores típicos estimados são aproximadamente (ordem de grandeza similar ao de , que tem um lone pair).
Passo 6
Resumo prático para anotar na prova (responda exatamente o que pedem):
- Hibridização:
. - Ângulos de ligação: aproximadamente
(ideal tetraédrico), mas comprimidos a cerca de devido ao par isolado. - Geometria (entre as opções dadas): a geometria eletrônica é tetraédrica; a geometria molecular real (disposição apenas dos átomos) é trigonal piramidal.
Resposta
Hibridização:
Ângulos de ligação: aproximadamente (ligeiramente menores, ~
, por repulsão do par isolado)
Geometria: tetraédrica (geometria eletrônica); geometria molecular: trigonal piramidal
Ângulos de ligação: aproximadamente
Geometria: tetraédrica (geometria eletrônica); geometria molecular: trigonal piramidal