- 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)
.
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 . Vou interpretar essa notação como o átomo central de carbono ligado a quatro grupos metil, ou seja o fragmento
(um carbono central com quatro ligações simples a quatro
). 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.
A fórmula dada é
Informações relevantes que usarei:
- O átomo central é um carbono ligado a quatro outras unidades
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, ele participa de quatro ligações sigma.
Logo o número de domínios eletrônicos é.
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
domínios: hibridização (linear). - Para
domínios: hibridização (trigonal planar). - Para
domínios: hibridização (tetraédrica).
Como contei
domínios ao redor do carbono central, a hibridização do átomo central é
.
Aula curta sobre o que significa
: o átomo de carbono mistura (hibridiza) um orbital
com três orbitais
para formar quatro orbitais híbridos equivalentes
. 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
(valor padrão frequentemente aproximado). - Assim, os ângulos de ligação entre as quatro ligações
são aproximadamente .
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
é uma ligação sigma formada pelo solapamento de um orbital do carbono central com um orbital do carbono do metil. - Os orbitais híbridos
são responsáveis pelas quatro ligações equivalentes e pela simetria tetraédrica.