Escreva a estrutura de Kekulé das substâncias abaixo representando corretamente a geometria de cada átomo e os pares de elétrons não ligantes. Posteriormente, indique a hibridização de cada átomo central.
\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}

Passo 1

O enunciado pede a estrutura de Kekulé de \mathrm{H}_3\mathrm{O}^+, mostrando todos os pares de elétrons não ligantes e a geometria de cada átomo, e em seguida determinar a hibridização do átomo central. O conteúdo envolvido é: estrutura de Lewis (ou Kekulé), teoria VSEPR (geometria eletrônica e molecular) e hibridização.

Passo 2

Contagem de elétrons de valência:
– Oxigênio: \,6 elétrons
– Três hidrogênios: 3\times1=3 elétrons
– Carga +1 remove 1 elétron
Total de elétrons disponíveis = 6+3-1=8 elétrons

Passo 3

Montagem da estrutura de Lewis:
– Esqueleto: O central ligado a 3 átomos de H por ligações simples. Isso consome 3\times2=6 elétrons.
– Restam 8-6=2 elétrons, que formam 1 par não ligante sobre o oxigênio.
– Carga formal: o oxigênio termina com carga +1, e cada H fica neutro.
A estrutura de Kekulé fica, em forma matricial de TeX, assim:
\begin{matrix} & \centerdot\centerdot & \\\ & \big\vert & \\\ \mathrm{H} & - & \mathrm{O}^{+} - \mathrm{H} \\\ & \big\backslash & \\\ & \mathrm{H} & \end{matrix}

Passo 4

Teoria VSEPR para oxigênio central:
– Domínios eletrônicos em O =3 ligações simples +1 par livre =4 domínios → geometria eletrônica tetraédrica.
– Geometria molecular (só contando átomos) = piramidal trigonal.
– Ângulo aproximado \,109{,}5^\circ (ligeiramente menor devido à repulsão extra do par livre).

Passo 5

Hibridização do oxigênio central:
Quatro domínios eletrônicos exigem quatro orbitais híbridos → hibridização \,sp^3.

Resposta

Estrutura de Lewis (Kekulé) de \mathrm{H}_3\mathrm{O}^+:
\begin{matrix} & \centerdot\centerdot & \\\ & \big\vert & \\\ \mathrm{H} & - & \mathrm{O}^{+} - \mathrm{H} \\\ & \big\backslash & \\\ & \mathrm{H} & \end{matrix}
Geometria eletrônica: tetraédrica
Geometria molecular: piramidal trigonal \approx109{,}5^\circ
Hibridização do O: sp^3

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