Escreva a estrutura de Lewis já com a geometria do composto, diga qual é o arranjo e a geometria, qual a hibridização e se a molécula é polar ou apolar do seguinte composto:
\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}

Passo 1

O enunciado pede a estrutura de Lewis do íon \mathrm{H_{3}O^{+}}, já indicando sua geometria, arranjo eletrônico, hibridização do oxigênio e se a molécula é polar ou apolar. O conteúdo aqui é teoria VSEPR (arranjo de pares eletrônicos), desenho de Lewis, hibridização e polaridade molecular.

Passo 2

Contamos os elétrons de valência totais em \mathrm{H_{3}O^{+}}: o oxigênio tem 6 elétrons de valência, cada hidrogênio tem 1, somando 6 + 3\cdot1 = 9. Como há carga +1, perdemos 1 elétron, ficando
9 - 1 = 8
elétrons de valência para distribuir.

Passo 3

Para montar a estrutura de Lewis, colocamos o oxigênio no centro e formamos três ligações simples O–H, cada ligação consumindo 2 elétrons (total de 6). Sobraram 8 - 6 = 2 elétrons que formam um par isolado no oxigênio. Logo, a estrutura de Lewis é:
O central ligado a três H por ligações simples e tendo um par solitário:
O:(–H)

H–O–H

H
com um par de elétrons não ligantes em O.

Passo 4

Segundo VSEPR, há quatro domínios eletrônicos ao redor de O (três pares ligantes + um par isolante), o arranjo eletrônico é tetraédrico. Retirando-se o par isolante do desenho molecular, a geometria molecular resultante é piramidal trigonal.

Passo 5

Quatro domínios eletrônicos implicam hibridização \mathrm{sp^{3}} no átomo de oxigênio, pois ele utiliza quatro orbitais híbridos.

Passo 6

Em uma pirâmide trigonal com três ligações O–H polarizadas em direção ao oxigênio e um par solitário, os momentos dipolares não se cancelam. Portanto, \mathrm{H_{3}O^{+}} é uma molécula polar.

Resposta

Estrutura de Lewis: O central com três ligações simples O–H e um par isolado.
Arranjo eletrônico: tetraédrico.
Geometria molecular: piramidal trigonal.
Hibridização do O: \mathrm{sp^{3}}.
Polaridade: molécula polar.

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