- 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).
y, - - -
h)
h)
Passo 1
O enunciado pede, para a molécula
:
- estado de hibridização do átomo central;
- os ângulos de ligação em torno do átomo central;
- a geometria da molécula (ou geometria molecular).
Informações importantes fornecidas / óbvias da fórmula:
- Átomo central: oxigênio (
). - Há três ligações O–H e a molécula tem carga positiva (
). - Não há figura a analisar, apenas a fórmula está dada.
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência (passo essencial para VSEPR / hibridização). Vou somar os elétrons de valência dos átomos e considerar a carga positiva:
- Oxigênio:
elétrons de valência ( ). - Três hidrogênios: cada
elétron, total . - Carga
significa que faltou 1 elétron no total (subtrai-se ).
Logo o total de elétrons de valência para a espécie é
Esses
elétrons correspondem a
pares de elétrons ao redor do oxigênio.
Passo 3
Distribuição desses
pares em pares ligantes e não ligantes:
- Há
ligações O–H (cada ligação usa um par de elétrons). Portanto pares ligantes. - Restam
par não ligante (lone pair) sobre o oxigênio.
Resumo em termos de “domínios eletrônicos” (cada ligação simples conta como um domínio, cada par isolado conta como um domínio):
Passo 4
Mapeamento domínio → hibridização (regra prática que se usa em química orgânica/inorgânica básica):
-
domínios → hibridização . -
domínios → hibridização . -
domínios → hibridização .
Como aqui temos
domínios eletrônicos, o átomo central (oxigênio) está hibridizado como
Explicação didática rápida do que isso significa: hibridização
é a mistura de uma orbital
com três orbitais
, formando quatro orbitais híbridos equivalentes orientados em um arranjo tetraédrico que acomodam os quatro pares de elétrons (três pares ligantes e um par não ligante).
Passo 5
Geometria eletrônica vs. geometria molecular:
- Geometria eletrônica (considera todos os domínios, incluídos lone pairs) para
domínios é tetraédrica. - Geometria molecular (considera apenas os átomos ligados, desconsiderando explicitamente o par isolado na descrição da forma) aqui é a de três ligantes + um lone pair, que corresponde a uma geometria molecular chamada trigonal piramidal.
Observação de vocabulário: às vezes exercícios pedem “geom. tetraédrica” querendo a geometria eletrônica; outras vezes pedem a geometria molecular (que descreve a forma observável pelos átomos). Para
, a forma observável é trigonal piramidal (análogo a
, que também é trigonal piramidal).
Passo 6
Estimativa e explicação dos ângulos de ligação:
- A geometria ideal de um arranjo tetraédrico dá ângulos de
entre orbitais (ângulo tetraédrico ideal). - A presença de um par isolado (lone pair) aumenta a repulsão em relação às ligações, pois pares não ligantes ocupam mais espaço que pares ligantes. A ordem de repulsão é normalmente: lone pair–lone pair
lone pair–ligante ligante–ligante. - Com um lone pair único (como em
e em ), os ângulos ligante–ligante ficam um pouco menores que . Por comparação empírica: tem aproximadamente e (dois lone pairs) tem aproximadamente .
Portanto, para
espera-se ângulos O–H ligeiramente menores que
. Uma estimativa prática e usada em exercícios é:
(Valor experimental pode variar um pouco dependendo do estado físico/solvente, mas a previsão VSEPR é: ligeiramente menor que
.)
Passo 7
Resumo conceitual final (curto e motivador): a análise com VSEPR + contagem de elétrons leva direto à conclusão — oxigênio com
ligações e
lone pair → quatro domínios →
→ geometria eletrônica tetraédrica, geometria molecular trigonal piramidal, ângulos um pouco menores que o tetraédrico ideal.
Resposta
Hibridização do átomo central:
Ângulos de ligação (aprox.): (ligeiramente menores que
)
Geometria da molécula: trigonal piramidal (geometria eletrônica: tetraédrica)
Ângulos de ligação (aprox.):
Geometria da molécula: trigonal piramidal (geometria eletrônica: tetraédrica)