Dê a hibridização do átomo central de cada uma das espécies a seguir, e diga se o arranjo em torno de sua ligação é linear, trigonal planar ou tetraédrico:
Passo 1
O enunciado pede duas coisas sobre a espécie
:
- a hibridização do átomo central (o carbono);
- o arranjo geométrico em torno da sua ligação (linear, trigonal planar ou tetraédrico).
Informações dadas e relevantes: a fórmula é
— um carbono ligado a três hidrogênios e com carga positiva.
Passo 2
Montar a estrutura de Lewis e contar elétrons de valência (isso vai nortear a hibridização).
- Elétrons de valência: carbono tem
e cada hidrogênio tem . A carga positiva significa que perdemos elétron no total. Então o total é
- Esses
elétrons formam três ligações simples (cada ligação usa elétrons), ou seja, três pares ligantes. Não sobra elétron para pares não-ligantes sobre o carbono.
Desenho compacto da estrutura: o carbono ligado a três hidrogênios por três ligações sigma e nenhuma dupla ligação nem pares isolados no carbono. O carbono, portanto, tem três regiões de densidade eletrônica ligantes.
Verificação de carga formal do carbono (para confirmar a representação):
fórmula da carga formal:
fórmula da carga formal:
Para o carbono:
o que coincide com a carga positiva da espécie.
Passo 3
Determinar o número de domínios eletrônicos (steric number) e a hibridização associada.
- Definição prática: o número de domínios ao redor do átomo central é a soma do número de ligações sigma (cada ligação simples conta como 1) mais o número de pares isolados no átomo.
- No caso de
: há ligações sigma e pares isolados no carbono, logo o número de domínios é .
Regra de associação número de domínios ↔ hibridização (resumo):
-
domínios → (linear). -
domínios → (trigonal planar). -
domínios → (tetraédrico).
Como aqui o número de domínios é
, o carbono está hibridizado como
Explicação física e intuição: em hibridização
o átomo usa três orbitais híbridos equivalentes (os três
) para formar as três ligações sigma com os H, e conserva um orbital
não hibridizado perpendicular ao plano. No cátion metil esse orbital
fica vazio — por isso a espécie é eletronicamente deficiente e aceita elétrons com facilidade.
Passo 4
Determinar a geometria em torno do carbono.
- Com três domínios eletrônicos dispostos para minimizar repulsão, os três orbitais
ficam no mesmo plano formando ângulos aproximados de entre si. Isso corresponde a um arranjo trigonal planar.
Conclusão física curta: o carbono do
é
e o grupo apresenta geometria trigonal planar (com um orbital
vazio perpendicular ao plano).
Resposta
trigonal planar