Dê o conjunto de orbitais híbridos usados pelos átomos indicados nas seguintes moléculas:
O carbono e o oxigênio no metanol,
.
O carbono e o oxigênio no metanol,
Passo 1
O enunciado pede: “Dê o conjunto de orbitais híbridos usados pelos átomos indicados — o carbono e o oxigênio — no metanol
.”\n
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado que vamos usar:\n
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado que vamos usar:\n
- A molécula é
(metanol).\n - O carbono da cadeia está ligado a três hidrogênios e ao oxigênio (ou seja, tem quatro ligações simples sigma).\n
- O oxigênio está ligado ao carbono e a um hidrogênio e possui pares isolados (não ligados). (A informação sobre os pares isolados será essencial para contar as regiões eletrônicas.)
Passo 2
O que significa “hibridização” e como vamos decidir qual híbrido usar.\n
- Hibridização é o processo conceitual de combinar orbitais atômicos (por exemplo,
e ) do mesmo átomo para formar novos orbitais híbridos equivalentes (por exemplo, ). Esses híbridos explicam a geometria e a forma das ligações sigma.\n - Para decidir a hibridização de um átomo usamos o número de regiões de densidade eletrônica ao redor desse átomo (também chamado de número estérico): cada ligação sigma conta como uma região; cada par isolado (lone pair) conta como uma região.\n
- Mapeamento comum (número estérico
hibridização):\n - número estérico
\n - número estérico
\n - número estérico
\n
Expliquei isso porque é o critério prático que usamos em provas: contar regiões e aplicar o mapa acima.
- número estérico
Passo 3
Relembrando as configurações eletrônicas de valência e quais orbitais participam da hibridização.\n
- Carbono: configuração de valência
. Os orbitais que podem hibridizar são o e os três ( ).\n - Oxigênio: configuração de valência
. Também hibridiza orbitais do nível : o e os três .\n - Quando dizemos, por exemplo, que um átomo é
, isso significa que os orbitais híbridos foram formados pela combinação de um orbital com três orbitais , dando quatro híbridos equivalentes orientados aproximadamente segundo um tetraedro.
Passo 4
Determinar a hibridização do carbono na metanol pelo número estérico.\n
- O carbono no metanol está ligado a três hidrogênios (três ligações sigma C–H) e ao oxigênio (uma ligação sigma C–O). Isso dá um total de quatro ligações sigma.\n
- Não há pares isolados no carbono neste caso.\n
- Portanto o número estérico do carbono é
. Pelo mapa do passo 2, número estérico .\n - Interpretação prática: o carbono usa uma mistura de
+ três para formar quatro orbitais . Três desses formam as ligações C–H e um forma a ligação C–O (sobreposição sigma entre um do C e um orbital do O).
Passo 5
Determinar a hibridização do oxigênio na metanol pelo número estérico.\n
- O oxigênio está ligado ao carbono por uma ligação sigma C–O e a um hidrogênio por uma ligação sigma O–H. Isso são duas ligações sigma.\n
- Além disso, o oxigênio tem dois pares isolados (dois lone pairs) na sua camada de valência — informação padrão para um oxigênio com dupla carga formal zero e duas ligações simples.\n
- Contagem do número estérico:
ligações sigma pares isolados regiões de densidade eletrônica.\n - Pelo mapa do passo 2, número estérico
.\n - Interpretação prática: o oxigênio combina seu
e três para formar quatro híbridos . Dois desses híbridos contêm os pares isolados; os outros dois formam as ligações sigma O–H e O–C.
Passo 6
Observações finais que ajudam a entender a geometria e a aplicação na prova.\n
- Tanto o carbono quanto o oxigênio no metanol são
. Isso explica a geometria ao redor de cada átomo: orientações aproximadamente tetraédricas das quatro regiões eletrônicas.\n - Nota sobre ângulos: por causa da repulsão dos pares isolados, os ângulos de ligação envolvendo o oxigênio tendem a ser um pouco menores que o ângulo tetraédrico ideal
— isto é esperado e é motivo pelo qual, por exemplo, o ângulo H–O–C é menor que o ângulo H–C–H típico na parte do carbono.
Resposta
Carbono:
Oxigênio:
Oxigênio: