Desenhe o arranjo dos orbitais híbridos gerados a partir da hibridação dos orbitais atômicos abaixo. Informe a geometria e os ângulos obtidos para cada caso.
s, p, p, p

Passo 1

O enunciado pede o arranjo dos orbitais híbridos formados a partir de uma combinação de um orbital s e três orbitais p (ou seja, hibridação sp^3). Nosso objetivo é determinar ( 1) como ficam dispostos esses quatro orbitais híbridos no espaço e ( 2) quais são os ângulos entre eles. Para isso vamos usar o conceito de maximização de afastamento mútuo (teoria VSEPR) e as propriedades geométricas de um tetraedro.

Passo 2

Na hibridação sp^3 combinamos um orbital s e três orbitais p para obter quatro orbitais híbridos equivalentes em energia. Cada híbrido resulta de uma mistura linear
\psi_{i} = a\,\psi_s + b_x\,\psi_{p_x} + b_y\,\psi_{p_y} + b_z\,\psi_{p_z},
com coeficientes tais que os quatro híbridos sejam ortogonais e normalizados. O resultado são quatro lobos idênticos que se repelem mutuamente, ocupando vértices de um tetraedro regular.

Passo 3

Para minimizar a repulsão eletrônica, esses quatro orbitais sp^3 devem apontar para os vértices de um tetraedro regular. Um tetraedro regular tem quatro vértices equidistantes, e a interseção dos vetores que vão do centro para cada vértice fornece a orientação dos híbridos.

Passo 4

O ângulo entre quaisquer dois vetores que unem o centro de um tetraedro regular a dois vértices é dado por
\theta = \operatorname{arccos}\bigl(-\tfrac13\bigr)\approx 109{,}47^\circ.
Logo, todos os ângulos entre pares de orbitais sp^3 são de aproximadamente 109{,}5^\circ.

Passo 5

Aqui vai um esquema simplificado em projeção 2D (o orbital central é o átomo híbrido; cada “lóbulo” é um orbital sp^3):
sp^{3}
|
|
sp^{3} \text{--} X \text{--} sp^{3}
\backslash
sp^{3}
Nesse desenho:
  • Dois orbitais estão no plano do papel (o da esquerda e o da direita).
  • Um orbita “para fora” do plano (vertical para cima).
  • Outro orbita “para dentro” do plano (diagonal para baixo).
Todos os ângulos entre quaisquer dois lobos são cerca de 109{,}5^\circ.

Resposta

Geom = tetrahédrica; Ângulos = 109{,}5^\circ.

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