Qual ângulo entre ligações químicas é típico na hibridização s p^{2} ?
Escolha uma opção:
120^{\circ}
60^{\circ}
45^{\circ}
109,47^{\circ}
180^{\circ}
104,45^{\circ}

Passo 1

O enunciado pergunta qual ângulo entre ligações químicas é típico na hibridização sp^{2}. As opções dadas são:
  • 120^\circ
  • 60^\circ
  • 45^\circ
  • 109{,}47^\circ
  • 180^\circ
  • 104{,}45^\circ

Passo 2

O que significa “hibridização sp^{2}” (explicação passo a passo, sem pressupor conhecimento):
  • Átomos (por exemplo, carbono) têm orbitais atômicos chamados s e p. Cada orbital é uma “região” onde há probabilidade de encontrar elétrons.
  • Hibridização é o processo teórico em que orbitais atômicos se combinam (misturam) para formar novos orbitais híbridos com geometria adequada para formar ligações químicas.
  • No caso de sp^{2}, combina-se 1 orbital s com 2 orbitais p (ou seja, 1 + 2 = 3 orbitais originais → 3 orbitais híbridos). Esses três orbitais híbridos são equivalentes entre si.

Passo 3

Geometria dos três orbitais híbridos sp^{2}:
  • Três orbitais equivalentes tendem a se afastar o máximo possível uns dos outros devido à repulsão dos elétrons. A configuração de mínima repulsão para três direções equivalentes é que eles fiquem no mesmo plano, apontando para os vértices de um triângulo equilátero.
  • Num triângulo equilátero, os ângulos entre as direções dos vértices são iguais e valem 120^\circ.
  • Portanto, os três orbitais híbridos sp^{2} ficam no mesmo plano, separados por 120^\circ entre si. É por isso que moléculas com átomos sp^{2} (por exemplo, o carbono em eteno \text{C}=\text{C} ou em benzeno) têm ângulos de ligação próximos de 120^\circ.

Passo 4

Um pequeno argumento físico e intuitivo:
  • Pense em três vetores iguais no plano distribuídos simetricamente. Para que a soma vetorial seja zero (situação de equilíbrio simétrico), esses vetores ficam separados por 120^\circ. Essa simetria minimiza energias e repulsões, justificando geometricamente o ângulo 120^\circ.

Passo 5

Comparação rápida com as outras opções (para eliminar):
  • 180^\circ: corresponde à hibridização sp (geometria linear).
  • 109{,}47^\circ: corresponde à hibridização sp^{3} (geometria tetraédrica).
  • 104{,}45^\circ: ângulo aproximado em água (geometria angular devido a pares isolados), não é típico de sp^{2}.
  • 60^\circ e 45^\circ: não correspondem à disposição natural de três orbitais híbridos iguais; são ângulos muito pequenos e não representam uma geometria estável para três regiões de ligação equivalentes.

Passo 6

Exemplos práticos para fixar:
  • Carbono em eteno ( \text{H}_2\text{C}=\text{CH}_2): cada carbono é sp^{2} e os ângulos ao redor do carbono são cerca de 120^\circ.
  • Boro em \text{BF}_3: boro sp^{2} com três ligações igualmente espaçadas, ângulos de 120^\circ.

Resposta

120^\circ

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