Qual é a hibridização do átomo indicado cm cada uma das seguintes moléculas?
Passo 1
O enunciado pede a hibridização do átomo indicado na molécula
. As informações que temos são a conectividade típica dessa molécula (nitrila ou acetonitrila): um grupo
ligado a um carbono que está ligado por tripla ligação a um nitrogênio. Como não foi indicado explicitamente qual átomo está marcado, vou determinar a hibridização dos três átomos relevantes separadamente:
- o carbono do grupo metila (vou chamar de
, o em ); - o carbono ligado ao nitrogênio (vou chamar de
, o átomo que participa da ); - o nitrogênio da nitrila (vou chamar de
).
Passo 2
Explicando o conceito que vamos usar (passo a passo, devagarinho):
- Hibridização é um modelo que representa como os orbitais atômicos (como
e ) se combinam para formar orbitais híbridos usados nas ligações sigma. Os tipos mais comuns são , e . - Para decidir a hibridização de um átomo usamos o “número estérico” (steric number), que é:
onde
é o número de ligações
que o átomo forma (cada ligação simples é uma
; numa ligação dupla há 1
e 1
; numa tripla há 1
e 2
), e
é o número de pares de elétrons não ligados (lone pairs) no átomo.
- A correspondência prática é:
-
hibridização (geometria tetraédrica, ângulos ~ ); -
hibridização (plana trigonal, ângulos ~ ); -
hibridização (linear, ângulo ).
-
- Observação importante: ao contar
, contar apenas as ligações . Por exemplo, numa ligação tripla ( ) há uma única e duas .
Passo 3
Determinar a hibridização do carbono do grupo metila
(o
em
):
- Quais ligações ele forma? Três ligações
com hidrogênios ( ) e uma ligação com o outro carbono ( ). Então:
- Portanto o número estérico é
- Pela correspondência,
implica hibridização . Interpretação prática: o carbono tem geometria aproximadamente tetraédrica e forma quatro orbitais híbridos que geram as quatro ligações . - Exemplo paralelo simples: no
(metano) o carbono também tem e é .
Passo 4
Determinar a hibridização do carbono ligado ao nitrogênio
(o carbono que faz a tripla ligação
):
- Quais ligações ele forma? Uma ligação
com (simples) e, na tripla ligação com o nitrogênio, existe 1 ligação e 2 . Contando apenas :
e
não tem pares isolados (lone pairs) neste tipo de ligação, então
- Logo
- Pela correspondência,
implica hibridização . Interpretação: é linear (ângulo ); seus dois orbitais híbridos formam as duas ligações e os dois orbitais não hibridizados ficam perpendiculares e participam nas duas ligações da tripla ligação. - Exemplo paralelo: no etino (
) os carbonos do triplo também são .
Passo 5
Determinar a hibridização do nitrogênio
na nitrila:
- Na tripla ligação
o nitrogênio participa formando uma ligação com e duas ligações ; além disso o nitrogênio tem um par de elétrons não ligado (lone pair) típico de nitrilas. Assim:
- Então
- Novamente
implica hibridização . Interpretação: o par isolado do nitrogênio ocupa um orbital , a ligação usa o outro orbital , e os orbitais restantes formam as duas . A geometria ao redor do nitrogênio é linear em relação ao eixo da tripla ligação. - Observação comum: muitas vezes se diz que o nitrogênio em uma nitrila tem o par em um orbital
e, por isso, a ligação é linear.
Passo 6
Resumo final e interpretação prática (para levar pra prova):
- Conte as ligações
e os pares não ligantes do átomo em questão. - Use a regra
e associe , , . - Aplicando isso à molécula
obtém-se as hibridizações abaixo.