Diga que conjunto de orbitais híbridos participa das ligações do átomo assinalado em cada molécula ou íon seguinte:
Passo 1
O enunciado pede: dizer qual conjunto de orbitais híbridos participa das ligações do átomo assinalado na molécula
.
Informações dadas ou inferíveis diretamente do enunciado:
Informações dadas ou inferíveis diretamente do enunciado:
- A molécula é
(clorofórmio). - Há um átomo central de carbono ligado a um hidrogênio e a três cloros (quatro ligações simples ao carbono).
- Não foi indicado nenhum par de elétrons não ligante no átomo de carbono.
Passo 2
Conceito básico e regra prática que vamos usar: o hibridismo de um átomo na molécula pode ser determinado pelo número de “domínios eletrônicos” ao seu redor, onde um domínio é cada ligação sigma ou cada par isolado (lone pair). Este número é chamado de número estérico (steric number). Regra prática (mapa rápido):
Explicação do porquê: para formar geometria e orbitais com a direção espacial adequada, o átomo mistura (hibridiza) seus orbitais atômicos (um orbital
com
s) de modo que o número de orbitais híbridos resultantes iguala o número estérico. Por exemplo, para número estérico
mistura-se
orbital
com
orbitais
para formar
orbitais
, orientados tetraedricamente.
Passo 3
Contagem dos domínios eletrônicos no átomo de carbono em
:
- Ligações sigma envolvendo o carbono: há uma ligação
e três ligações . Cada ligação simples contribui com um domínio (um sigma). Logo há domínios de ligação sigma. Em notação TeX:
- Pares isolados no carbono: carbono na forma neutra e com quatro ligações simples não tem pares não ligantes, então
Portanto o número estérico é
Passo 4
Aplicando o mapa prático do Passo 2 ao número estérico obtido:
Interpretação física: o carbono mistura seu orbital
com os três orbitais
para gerar quatro orbitais híbridos
. Esses quatro orbitais
têm a mesma energia e apontam para os vértices de um tetraedro (ângulos próximos de
), acomodando assim as quatro ligações simples.
Passo 5
Comentário sobre como as ligações específicas são formadas (útil para a prova):
- A ligação
é formada pelo recobrimento (overlap) entre um orbital do carbono e o orbital do hidrogênio. - Cada ligação
é, em primeira aproximação, formada pelo recobrimento entre um orbital do carbono e um orbital do cloro que contém o elétron de ligação. Os outros pares do cloro ficam como pares não ligantes (lone pairs) essencialmente em orbitais ou levemente híbridos no cloro, mas isso não altera a hibridização do carbono.
Passo 6
Exemplos contrastantes rápidos para fixar a ideia (úteis na prova):
-
: carbono com 4 ligações simples → número estérico → . -
(eteno): cada carbono tem uma dupla ligação (uma sigma + uma pi) e mais duas ligações simples → número estérico → . -
(etino): cada carbono tem uma tripla ligação (uma sigma + duas pi) e uma ligação simples → número estérico → .
Resposta
O átomo assinalado (carbono) usa orbitais híbridos
nas ligações.