Explique o modelo das hibridizações \mathrm{sp}, \mathrm{sp}^{2} e \mathrm{sp}^{3}.

Passo 1

O enunciado pede para explicar o modelo de hibridização de orbitais nos casos \mathrm{sp}, \mathrm{sp}^{2} e \mathrm{sp}^{3}. Esse conteúdo faz parte de química inorgânica/teórica, em que combinamos orbitais atômicos de um átomo isolado (um orbital s e vários p) para gerar novos orbitais híbridos com geometrias adequadas às ligações covalentes em moléculas.

Passo 2

No caso da hibridização \mathrm{sp}, combinamos um orbital atômico s com um orbital atômico p para gerar dois orbitais híbridos idênticos. Cada híbrido tem:
  • 50 % caráter s e 50 % caráter p.
  • Orientação linear, formando ângulo de \,180^\circ.
    Um exemplo clássico é o carbono no etino \mathrm{C_2H_2}, onde cada carbono usa hibridização \mathrm{sp} para ligar-se ao outro carbono e a um átomo de hidrogênio, deixando dois orbitais p puros para formar as duas ligações \pi.

Passo 3

Na hibridização \mathrm{sp}^{2}, combinam-se um orbital s com dois orbitais p, gerando três híbridos equivalentes que têm:
  • 33 % caráter s e 67 % caráter p.
  • Geometria trigonal plana, com ângulos de \,120^\circ.
    Um exemplo é o carbono no eteno \mathrm{C_2H_4}, em que cada carbono hibridiza em \mathrm{sp}^{2} para formar duas ligações simples \sigma e uma ligação dupla \sigma + \pi, usando o orbital p restante para a \pi.

Passo 4

Na hibridização \mathrm{sp}^{3}, combinam-se um orbital s com três orbitais p, formando quatro híbridos idênticos que apresentam:
  • 25 % caráter s e 75 % caráter p.
  • Geometria tetraédrica, com ângulos de \,109{,}5^\circ.
    O exemplo mais simples é o metano \mathrm{CH_4}, em que o carbono usa quatro híbridos \mathrm{sp}^{3} para ligar-se a quatro átomos de hidrogênio de modo equivalente.

Passo 5

Em todos os casos, o número de orbitais híbridos gerados é igual ao número de orbitais atômicos que participam da mistura 1+s + número de p. A hibridização permite explicar as formas moleculares observadas e os ângulos de ligação, refletindo o caráter s/ p e a direcionalidade de cada orbital híbrido.

Resposta

\mathrm{sp}: 2 híbridos (50 % s +50 % p), linear, \,180^\circ. Ex.: etino.
\mathrm{sp}^{2}: 3 híbridos (33 % s +67 % p), trigonal plana, \,120^\circ. Ex.: eteno.
\mathrm{sp}^{3}: 4 híbridos (25 % s +75 % p), tetraédrica, \,109{,}5^\circ. Ex.: metano.

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