1. 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).
g) \mathrm{C}\left(\mathrm{CH}_{3}\right).

Passo 1

O enunciado pede: para a molécula indicada em (g) analisar sucessivamente (1) o estado de hibridização do átomo central, (2) os ângulos de ligação do átomo central e (3) a geometria molecular (linear, trigonal planar ou tetraédrica).
A fórmula dada é \mathrm{C}\left(\mathrm{CH}_{3}\right). Vou interpretar essa notação como o átomo central de carbono ligado a quatro grupos metil, ou seja o fragmento \mathrm{C}(\mathrm{CH}_{3})_{4} (um carbono central com quatro ligações simples a quatro \mathrm{CH}_{3}). Essa interpretação é necessária para identificar univocamente o número de ligações ao átomo central; se o seu enunciado original tinha outra intenção (por exemplo apenas um metil ligado), avise, mas seguirei aqui a interpretação acima.
Informações relevantes que usarei:
  • O átomo central é um carbono ligado a quatro outras unidades \mathrm{CH}_{3} por ligações simples (quatro ligações sigma).
  • Não há pares isolados (lone pairs) no carbono central nessa situação (carbono tetravalente sem carga formal).
  • Com isso determinarei hibridização, ângulos e geometria usando VSEPR e conceito de orbitais híbridos.

Passo 2

Contagem de domínios eletrônicos ao redor do átomo central (regra básica):
  • Cada ligação simples (sigma) corresponde a um domínio de elétrons.
    Como o carbono central está ligado a quatro grupos \mathrm{CH}_{3}, ele participa de quatro ligações sigma.
    Logo o número de domínios eletrônicos é 4.
Explicação didática rápida: um “domínio eletrônico” é qualquer região onde os elétrons ficam concentrados em torno do átomo central — ligações simples, duplas, triplas contam como um domínio cada, e pares não ligantes contam também. Aqui temos apenas quatro ligações simples, nada mais.

Passo 3

Determinar hibridização a partir do número de domínios:
  • Para 2 domínios: hibridização \mathrm{sp} (linear).
  • Para 3 domínios: hibridização \mathrm{sp}^{2} (trigonal planar).
  • Para 4 domínios: hibridização \mathrm{sp}^{3} (tetraédrica).
Como contei 4 domínios ao redor do carbono central, a hibridização do átomo central é \mathrm{sp}^{3}.
Aula curta sobre o que significa \mathrm{sp}^{3}: o átomo de carbono mistura (hibridiza) um orbital s com três orbitais p para formar quatro orbitais híbridos equivalentes \mathrm{sp}^{3}. Esses quatro orbitais híbridos têm a mesma direção energética e espacial e apontam para os vértices de um tetraedro, otimizando a separação entre os pares eletrônicos ligantes.

Passo 4

Determinar a geometria molecular pelo modelo VSEPR:
  • VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) afirma que os domínios eletrônicos ao redor do átomo central se arranjam para minimizar repulsões, ficando o mais afastados possível.
  • Com quatro domínios, o arranjo que minimiza repulsão é o tetraédrico.
Portanto a geometria molecular do átomo central é tetraédrica.

Passo 5

Determinar os ângulos de ligação esperados:
  • Em um tetraedro perfeito, o ângulo entre quaisquer duas ligações ligadas ao átomo central é \,109{,}5^\circ (valor padrão frequentemente aproximado).
  • Assim, os ângulos de ligação entre as quatro ligações \mathrm{C_{central}-C_{metil}} são aproximadamente \,109{,}5^\circ.
Observação didática: em moléculas reais com substituintes volumosos pode haver pequenas deformações dos ângulos (ligação pode abrir ou fechar alguns graus), mas no caso de quatro grupos metil idênticos o arranjo é simétrico e muito próximo do tetraédrico ideal.

Passo 6

Breve comentário sobre a natureza das ligações:
  • Cada ligação entre o carbono central e um carbono de um grupo \mathrm{CH}_{3} é uma ligação sigma formada pelo solapamento de um orbital \mathrm{sp}^{3} do carbono central com um orbital \mathrm{sp}^{3} do carbono do metil.
  • Os orbitais híbridos \mathrm{sp}^{3} são responsáveis pelas quatro ligações equivalentes e pela simetria tetraédrica.

Resposta

\text{Hibridização: }\mathrm{sp}^{3}çã
\text{Ângulos de ligação: aproximadamente }109{,}5^\circÂçã
\text{Geometria: tetraédrica}é

Exercícios relacionados