Para cada uma das moléculas e íons abaixo relacionados:
Dê os orbitais de hibridização do átomo central
(c)
Dê os orbitais de hibridização do átomo central
(c)
Passo 1
O que o enunciado pede: determinar os orbitais de hibridização do átomo central para o íon
.
Informações dadas e que vou usar (retiradas do enunciado):
- O átomo central é o cloro (
). - Há quatro átomos de flúor ligados ao cloro:
. - A espécie tem carga total
.
Passo 2
Como vou proceder (resumo do método que usarei para resolver): vou contar os elétrons de valência totais da molécula, distribuir elétrons em ligações e pares isolados, determinar o número de regiões eletrônicas (pares de ligação + pares isolados) em torno do átomo central — isto é o chamado “número estérico” — e a partir dele identificar a hibridização apropriada. Em seguida explico o que significa essa hibridização. (Essa é a forma usual e prática para chegar à hibridização numa prova.)
Passo 3
Contagem dos elétrons de valência totais. Valores de valência:
tem
elétrons de valência; cada
tem
. Além disso há uma carga
, que corresponde a
elétron extra. Portanto:
Passo 4
Contagem dos elétrons usados em ligações. Supondo ligações simples
, são
ligações, cada ligação usa
elétrons:
Subtraindo das
elétrons totais:
Passo 5
Distribuição dos pares isolados nos átomos de flúor primeiro. Cada átomo de
precisa completar seu octeto: além da ligação (1 par), cada
terá
pares isolados =
elétrons. Para os quatro
:
Subtraindo dos
elétrons restantes:
Passo 6
Determinar o número estérico (regiões eletrônicas) em torno do átomo central. Contagens:
- Pares de ligação ao redor do Cl:
(cada é uma região). - Pares isolados no Cl:
.
Logo o número estérico é
Explicação do conceito: o número estérico é o número de regiões de densidade eletrônica (pares ligantes simples, ligações múltiplas contam como uma região, e pares isolados) ao redor do átomo central. Esse número controla a geometria eletrônica e a hibridização.
Passo 7
Relação entre número estérico e hibridização. Tabela curta (útil em prova):
- número estérico
- número estérico
- número estérico
- número estérico
(ou ) - número estérico
(ou )
Como aqui o número estérico é
, a hibridização apropriada do átomo central é
(algumas notações escrevem essa sequência como
; ambas indicam a mistura de um orbital
, três
e dois
formando seis orbitais híbridos orientados segundo uma geometria octaédrica).
Passo 8
Breve comentário físico-químico útil para prova (não exige ser decorado, mas ajuda a entender): o arranjo eletrônico para número estérico
é a geometria eletrônica octaédrica. Com
ligantes e
pares isolados, os pares isolados ocupam posições opostas (axiais) do octaedro para minimizar repulsões, resultando na geometria molecular observada para
que é quadrado planar. Em termos de hibridização, entretanto, continua-se a usar
(ou
) para o átomo central.