Definir:
Passo 1
O enunciado pede para definirmos o orbital híbrido
. O conteúdo envolve a teoria de hibridização de orbitais atômicos na Química Quântica (ou Química de Ligação de Valência), em que misturamos orbitais puros para obter novos orbitais equivalentes em energia e forma.
Passo 2
Na hibridização de orbitais, aplicamos o princípio de combinação linear de funções de onda: escolhendo um conjunto de orbitais atômicos puros (no caso, um orbital
e três orbitais
) e formando novas funções de onda híbridas, de modo que elas sejam ortonormais e possuam energia intermediária entre os orbitais originais.
Passo 3
Especificamente, o orbital
resulta da combinação de um orbital
e dos três orbitais
,
e
. Uma das quatro funções híbridas obtidas pode ser escrita em forma normalizada como
As outras três têm sinais trocados de modo a apontar para os quatro vértices de um tetraedro.
Passo 4
A combinação acima gera quatro orbitais equivalentes em energia e forma, orientados espacialmente de modo a minimizar repulsões eletrônicas. O ângulo entre quaisquer dois desses orbitais é o ângulo tetraédrico, isto é, aproximadamente
.
Passo 5
Em moléculas como o metano (
), cada orbital
do carbono sobrepõe-se a um orbital
de um átomo de hidrogênio, formando quatro ligações sigma equivalentes e tetraédricas.
Resposta
O orbital
é um orbital híbrido obtido pela combinação linear ortonormal de um orbital atômico
e três orbitais
, que gera quatro orbitais equivalentes em energia e forma, dispostos em geometria tetraédrica (ângulos de
).