Dê a hibridização do átomo central de cada uma das espécies a seguir e diga qual sua geometria.
Passo 1
O que o enunciado pede: determinar a hibridização do átomo central e a sua geometria para a espécie
.
Informações dadas (que eu uso diretamente do enunciado):
- A espécie é
. - Há um átomo central de carbono ligado a quatro grupos
(quatro ligações carbono–carbono simples). - Não há indicações de cargas formais, ligações duplas ou pares isolados extras no átomo central.
Passo 2
O que é hibridização e como a determinamos na prática (a explicação passo a passo tipo “aula prática”):
- Hibridização é um modelo que explica como os orbitais atômicos (por exemplo,
e ) se combinam para formar novos orbitais híbridos equivalentes que participam das ligações químicas. - Na prática, uma regra simples e muito usada em provas é contar o número de “domínios eletrônicos” ao redor do átomo central. Um domínio eletrônico é:
- cada ligação simples (cada ligação sigma) conta como um domínio;
- cada par isolado (lone pair) conta como um domínio.
- Esse número é chamado de “número estérico” (steric number). A correspondência básica é:
- número estérico
→ linear (sem sentido aqui); - número estérico
→ hibridização ; - número estérico
→ hibridização ; - número estérico
→ hibridização .
- número estérico
- Vou aplicar essa regra ao nosso átomo central.
Passo 3
Contagem dos domínios eletrônicos no carbono central:
- Pelo enunciado eu vejo que o carbono central está ligado a quatro grupos
. Cada ligação carbono–carbono é uma ligação simples, ou seja, uma ligação sigma. - Portanto, o carbono central tem
ligações sigma. - Não há indicação de pares isolados (lone pairs) no carbono central (carbono em sua forma neutra, ligado por quatro ligações simples, não tem pares isolados).
- Logo o número estérico é:
Passo 4
Determinar a hibridização a partir do número estérico:
- Pela regra da correspondência, número estérico
implica hibridização . - Física/química por trás (curta e intuitiva): o orbital
e os três orbitais do carbono se misturam para formar quatro orbitais híbridos equivalentes , cada um com mesma energia e diretividade espacial.
Passo 5
Explicando a geometria (por que fica tetraédrica) com VSEPR de forma simples:
- O modelo VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repulsion) diz que os domínios eletrônicos ao redor do átomo central se acomodam para minimizar a repulsão entre eles.
- Com
domínios, a disposição que maximiza as distâncias entre esses domínios é a geometria tetraédrica. - Assim, os quatro orbitais
apontam para os vértices de um tetraedro, produzindo ângulos de ligação iguais entre si.
Passo 6
Valores numéricos e ligação no caso concreto:
- O ângulo entre ligações em uma geometria tetraédrica ideal é aproximadamente ).
- No nosso caso, cada ligação entre o carbono central e um carbono de um grupo
é uma ligação sigma formada pelo solapamento de orbitais – (um do carbono central com um do carbono do grupo metila). - Não há ligações
nem pares isolados a considerar no carbono central.
Passo 7
Paralelo útil para memorizar (um exemplo que facilita lembrar na hora da prova):
- Compare com o metano
: lá o carbono também forma quatro ligações simples e é com geometria tetraédrica. A espécie é análoga, só que os quatro substituintes são grupos em vez de hidrogênios — a hibridização e a geometria do carbono central permanecem as mesmas.
Resposta
Hibridização:
Geometria: tetraédrica (ângulos de ligação ≈ )
Geometria: tetraédrica (ângulos de ligação ≈