Dê a hibridação do átomo em vermelho negrito das seguintes moléculas:
(b)
(b)
Passo 1
O que o enunciado pede: determinar a hibridação do átomo em vermelho negrito da molécula
. Vou assumir (sem pedir mais informação) que o átomo em destaque é o átomo central, isto é, o cloro em
.
Informações relevantes dadas/assumidas:
- A espécie é o íon
. - Há um átomo de cloro central ligado a três átomos de oxigênio.
- A carga total do íon é
.
Passo 2
Contagem dos elétrons de valência (isso é necessário para desenhar a estrutura de Lewis):
- Elétrons de valência do cloro:
tem elétrons. - Elétrons de valência dos três oxigênios:
elétrons. - Carga
adiciona elétron extra.
Total de elétrons de valência:
Passo 3
Esqueleto da molécula e distribuição inicial de pares de elétrons:
- Coloca-se
no centro ligado por ligações simples aos três . - Cada ligação simples usa
elétrons, então ligações usam elétrons. - Restam
elétrons para distribuir como pares isolados. - Preenche-se os octetos dos três oxigênios primeiro: cada oxigênio ligado por única ligação precisa de
elétrons não-ligantes para completar o octeto, então usamos elétrons. - Sobram
elétrons, que vão como um par isolado no cloro.
Assim obtemos uma estrutura de Lewis com:
- Três ligações
(cada uma uma região de ligação), - Um par isolado no cloro (um domínio eletrônico no cloro).
Passo 4
Contagem dos domínios eletrônicos ao redor do átomo central (regra para hibridação/VSEPR):
- Definição importante: cada ligação simples, ligação dupla ou tripla conta como um único domínio eletrônico e cada par isolado conta como um domínio.
- Aqui temos
domínios de ligação (os três ) e domínio de par isolado no cloro. Total de domínios ao redor do cloro:
- Para
domínios eletrônicos a geometria eletrônica correspondente é tetraédrica e a hibridação usada é .
Observação: algumas estruturas de ressonância colocam uma ligação dupla
em cada estrutura canônica (as três estruturas de ressonância), mas uma ligação dupla ainda conta como um único domínio eletrônico. Logo a contagem de domínios (e assim a hibridação) não muda: continua sendo
domínios →
.
Passo 5
Explicação adicional didática sobre formalismos que aparecem na prova (resumo prático):
- Formal charge e ressonância (por que aparece uma ligação dupla em algumas estruturas): a melhor representação de Lewis minimiza cargas formais. Em
as estruturas de ressonância típicas mostram um com um par isolado, e em cada estrutura uma das ligações é dupla e as outras duas são simples (as cargas negativas ficam nas duas ôxigenos com ligação simples). Numa das estruturas canônicas o cloro fica com carga formal e os oxigênios simples com (duas vezes), somando a carga total . - Mesmo com ressonância (dupla móvel entre os três oxigênios), o número de regiões de densidade eletrônica ao redor do cloro permanece
(três ligações ao total, contando duplas como uma região cada, mais um par isolado), portanto a hibridação não muda.
Passo 6
O que significa dizer que o cloro é
?
- Hibridação
significa que uma combinação linear de um orbital com três orbitais forma quatro orbitais híbridos equivalentes ( ). - Esses quatro orbitais híbridos acomodam os três pares de ligação
(cada ligação usa um híbrido) e o par isolado no cloro ocupa um dos híbridos. - Consequência geométrica: geometria eletrônica tetraédrica; geometria molecular (considerando o par isolado) tende a ser trigonal piramidal (semelhante ao
).