Qual é a hibridização do átomo indicado cm cada uma das seguintes moléculas?
\mathrm{CH}_{3} \mathrm{CH}_{2} \mathrm{OH}

Passo 1

O enunciado pede a hibridização do(s) átomo(s) indicado(s) na molécula \mathrm{CH_3CH_2OH}. O enunciado não trouxe marcação de quais átomos estão “indicados”, então vou determinar a hibridização de cada átomo relevante da molécula para ficar completo: os dois carbonos (vou chamar de \mathrm{C}_1 o carbono da extremidade metila e \mathrm{C}_2 o carbono do grupo metileno), o oxigénio ( \mathrm{O}) do grupo hidroxila e os hidrogênios ( \mathrm{H}). A molécula pode ser escrita estruturalmente como \mathrm{H_3C\!-\!CH_2\!-\!OH}.
Informações dadas:
  • Fórmula: \mathrm{CH_3CH_2OH}.
  • Estrutura: \mathrm{H_3C\!-\!CH_2\!-\!OH}.
  • Objetivo: encontrar a hibridização de \mathrm{C}_1, \mathrm{C}_2, \mathrm{O} e, se relevante, dos \mathrm{H}.

Passo 2

Conceito-prático que vamos usar (mini-aula):
  • Hibridização descreve como orbitais atômicos se combinam para formar novos orbitais direcionais que fazem ligações sigma.
  • Regra simples e muito usada em provas: contar “regiões de densidade eletrônica” ao redor do átomo central. Cada região é:
    • uma ligação sigma (cada ligação simples conta 1; em ligações duplas/triplas conta-se 1 região sigma por ligação),
    • ou um par isolado (lone pair).
  • Definir o número estérico (steric number, \mathrm{SN}):
    \mathrm{SN}= número de ligações sigma ao átomo + número de pares isolados no átomo.
  • Mapeamento padrão (usar na prova):
    • Se \mathrm{SN}=2 \Rightarrow hibridização \mathrm{sp}.
    • Se \mathrm{SN}=3 \Rightarrow hibridização \mathrm{sp}^2.
    • Se \mathrm{SN}=4 \Rightarrow hibridização \mathrm{sp}^3.
  • Observação sobre ligações: ligações duplas têm 1 sigma + 1 pi; apenas o sigma conta para a contagem de regiões.
Exemplos rápidos que ajudam a fixar:
  • \mathrm{CH_4}: carbono com 4 ligações sigma \Rightarrow \mathrm{SN}=4\Rightarrow\mathrm{sp}^3.
  • \mathrm{C_2H_4} (eteno): cada carbono ligado a 3 regiões (duas ligações simples + uma ligação dupla que conta como 1 sigma) \Rightarrow \mathrm{SN}=3\Rightarrow\mathrm{sp}^2.
  • \mathrm{C_2H_2} (etino): cada carbono com uma ligação tripla (1 sigma) e uma simples \Rightarrow \mathrm{SN}=2\Rightarrow\mathrm{sp}.

Passo 3

Desenho mental / estrutura de ligações de \mathrm{CH_3CH_2OH}:
  • \mathrm{C}_1 (metila): ligado a três \mathrm{H} e a \mathrm{C}_2.
  • \mathrm{C}_2 (metileno): ligado a \mathrm{C}_1, a dois \mathrm{H} e ao \mathrm{O}.
  • \mathrm{O}: ligado a \mathrm{C}_2 e a um \mathrm{H}, e possui pares isolados.
  • Cada ligação simples é uma ligação sigma.
Agora vamos contar regiões em cada átomo.

Passo 4

Analisar \mathrm{C}_1 (carbono da extremidade metila):
  • Ligações sigma ao redor de \mathrm{C}_1: três ligações \mathrm{C_1-H} + uma ligação \mathrm{C_1-C_2} = 4 ligações sigma.
  • Pares isolados em \mathrm{C}_1: 0.
  • Portanto \mathrm{SN}=4+0=4.
  • Pelo mapeamento, \mathrm{SN}=4 \Rightarrow hibridização \mathrm{sp}^3.
  • Interpretação geométrica: geometria aproximadamente tetraédrica ao redor de \mathrm{C}_1 (ângulos ~ 109{,}5^\circ).

Passo 5

Analisar \mathrm{C}_2 (carbono do metileno que liga ao oxigênio):
  • Ligações sigma ao redor de \mathrm{C}_2: uma \mathrm{C_2-C_1} + duas \mathrm{C_2-H} + uma \mathrm{C_2-O} = 4 ligações sigma.
  • Pares isolados em \mathrm{C}_2: 0.
  • Portanto \mathrm{SN}=4+0=4.
  • Logo \mathrm{C}_2 também é \mathrm{sp}^3.
  • Geometria também aproximadamente tetraédrica em torno de \mathrm{C}_2.

Passo 6

Analisar o átomo de oxigênio \mathrm{O} (do grupo \mathrm{OH}):
  • Ligações sigma ao redor de \mathrm{O}: ligação \mathrm{O-C_2} (sigma) e ligação \mathrm{O-H} (sigma) = 2 ligações sigma.
  • Pares isolados em \mathrm{O}: oxigênio em álcool tem dois pares isolados (cada oxigênio tem 6 elétrons de valência; 2 usados nas ligações, sobrando 4 = 2 pares).
  • Portanto \mathrm{SN}=2 + 2 = 4.
  • Pelo mapeamento, \mathrm{SN}=4 \Rightarrow hibridização \mathrm{sp}^3.
  • Observação: a geometria eletrônica é tetraédrica, mas a geometria molecular é angular (curvada) por causa dos pares isolados; o ângulo \mathrm{H-O-C} fica menor que 109{,}5^\circ (na prática cerca de 104{,}5^\circ em água; em álcool varia mas é uma dobra similar).

Passo 7

Analisar os hidrogênios \mathrm{H}:
  • Hidrogênio utiliza orbital 1s para formar a ligação.
  • Não se diz que \mathrm{H} é \mathrm{sp} ou \mathrm{sp}^2; a descrição apropriada é que o elétron do \mathrm{H} ocupa o orbital 1s.
  • Em provas, a resposta típica é: hidrogênios não hibridizam (ou “ 1s”).

Resposta

\mathrm{C}_1 (carbono da metila): \mathrm{sp}^3
\mathrm{C}_2 (carbono do metileno): \mathrm{sp}^3
\mathrm{O} (oxigênio do grupo \mathrm{OH}): \mathrm{sp}^3
\mathrm{H} (todos os hidrogênios): orbital 1s (não hibridizam)

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