Dê a hibridação do átomo em vermelho negrito das seguintes moléculas e identifique o número de ligações \sigma (sigma) e \pi (pi):
\mathrm{OCCl}_{2}

Passo 1

O enunciado pede duas coisas para a molécula \mathrm{OCCl}_{2}: (1) determinar a hibridação do átomo destacado em vermelho e (2) identificar o número de ligações \sigma e \pi.
Vou assumir que o átomo destacado é o carbono central (fórmula estrutural típica: \mathrm{Cl}-\mathrm{C}(= \mathrm{O})-\mathrm{Cl}). As informações relevantes que temos (da própria fórmula e da estrutura esperada) são:
  • Átomos e elétrons de valência: carbono 4, oxigénio 6, cada cloro 7.
  • Fórmula total de elétrons de valência: 4 + 6 + 2\cdot7 = 24.
  • Estrutura provável: carbono ligado a um oxigénio por dupla ligação e a dois cloros por ligações simples.

Passo 2

Desenho da estrutura de Lewis (passo a passo, para ficar claro):
  • Coloca-se o carbono no centro, faz-se uma ligação dupla entre \mathrm{C} e \mathrm{O} e duas ligações simples entre \mathrm{C} e os dois \mathrm{Cl}:
\mathrm{Cl}-\mathrm{C}(=\mathrm{O})-\mathrm{Cl}
  • Contagem de elétrons: cada ligação simples usa 2 elétrons; a ligação dupla usa 4 elétrons. Distribuindo pares não-ligantes, obtém-se:
    • Oxigénio: dupla ligação com C (4 elétrons em ligações) + 2 pares isolados (4 elétrons) → octeto completo.
    • Cada cloro: uma ligação simples com C (2 elétrons) + 3 pares isolados (6 elétrons) → octeto completo.
    • Carbono: três ligações (duas simples e uma dupla) que, contadas em termos de pares ligados ao carbono, correspondem a três regiões de ligação ao redor do carbono.

Passo 3

Como se determina a hibridação (a teoria que vamos usar explicadinha):
  • Conceito prático: a hibridação do átomo central pode ser inferida pelo seu número estérico (steric number), que é o número de regiões de densidade eletrônica ao redor do átomo (cada ligação simples conta como 1 região, uma ligação múltipla também conta como 1 região, e cada par isolado conta como 1 região).
  • Fórmula curta: \text{steric number} = \#(\text{ligações } \sigma \text{ ao átomo}) + \#(\text{pares isolados no átomo})çõáá.
  • Relação com hibridação (casos mais comuns):
    • steric number =2 \Rightarrow \mathrm{sp}
    • steric number =3 \Rightarrow \mathrm{sp}^2
    • steric number =4 \Rightarrow \mathrm{sp}^3
Aplicando ao carbono da nossa molécula:
  • O carbono faz uma ligação dupla com o oxigénio (esta ligação dupla conta como 1 região/1 ligação múltipla) e duas ligações simples com dois cloros. Não há par isolado no carbono (todas as 4 valências do C estão envolvidas em ligações).
  • Portanto \text{steric number} = 3.

Passo 4

Conclusão sobre hibridação:
  • Como a \text{steric number} = 3, o carbono está hibridado como \mathrm{sp}^2.
  • Interpretação orbital: o carbono usa três orbitais híbridos \mathrm{sp}^2 dispostos em plano trigonal (ângulos próximos de 120^\circ) para formar três ligações \sigma (duas C–Cl e a componente \sigma da C–O). O orbital p não hibridizado permanece perpendicular ao plano e é o que participa da ligação \pi com o oxigénio.

Passo 5

Explicação de como contar ligações \sigma e \pi (regra prática):
  • Cada ligação simples = 1 ligação \sigma.
  • Cada ligação dupla = 1 ligação \sigma + 1 ligação \pi.
  • (Ligação tripla = 1 \sigma + 2 \pi, para referência.)
Aplicando à molécula:
  • Dupla ligação C=O → 1 \sigma (C–O) + 1 \pi (C–O).
  • Duas ligações simples C–Cl → cada uma é 1 \sigma, total 2 \sigma.
  • Somando: \sigma totais = 1 + 2 = 3. \pi totais = 1.

Passo 6

Interpretação orbital (para fixar o entendimento):
  • As três ligações \sigma envolvendo o carbono vêm dos três orbitais \mathrm{sp}^2 do carbono;
  • A ligação \pi C–O provém do solapamento lateral entre o orbital p não hibridizado do carbono e um orbital p do oxigénio; por isso só há uma \pi na molécula, localizada na ligação C=O.

Resposta

Carbono (átomo destacado): \mathrm{sp}^2
Número de ligações: \sigma = 3 e \pi = 1

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