1. Identifique a hibridação dos átomos em negrito das seguintes moléculas:
b) \mathrm{H}_{2} \mathrm{C}=\mathrm{CH}_{2}

Passo 1

O enunciado dá a molécula \mathrm{H}_{2}\mathrm{C}=\mathrm{CH}_{2} e pede para identificar a hibridação dos átomos escritos em negrito. Vou assumir que os átomos em negrito são os dois átomos de carbono (caso contrário, a ideia abaixo se aplica a qualquer átomo que esteja em negrito). Informações relevantes fornecidas:
  • Existe uma dupla ligação entre os dois carbonos: \mathrm{C}=\mathrm{C}.
  • Cada carbono está ligado a dois hidrogênios além do outro carbono, ou seja, cada carbono tem três ligações a átomos (duas C–H e uma C–C).
  • Não há pares isolados (lone pairs) nos carbonos nesta molécula.

Passo 2

Regra prática para decidir hibridação (passo a passo rápido que funciona em prova):
  • Conte os domínios eletrônicos ao redor do átomo central, onde cada domínio é: uma ligação sigma (cada ligação simples conta 1; em ligações múltiplas, só o sigma conta) ou um par isolado.
  • Se o número de domínios for 2 então a hibridação é \mathrm{sp}.
  • Se o número de domínios for 3 então a hibridação é \mathrm{sp}^{2}.
  • Se o número de domínios for 4 então a hibridação é \mathrm{sp}^{3}.
    Observação importante: uma dupla ligação = consiste em uma ligação sigma (\sigma) + uma ligação pi (\pi). Para contar hibridação, conta-se apenas o sigma como domínio.

Passo 3

Expliquei acima o porquê de contar só o sigma: a hibridação surge da mistura de orbitais atômicos que formam os orbitais para os vínculos sigma e pares isolados; as orbitais p não hibridizadas que sobrarem dão origem às ligações \pi (sobreposição lateral). Então, identificar quantos sigmas + pares isolados existem ao redor do átomo é a chave.

Passo 4

Aplique a regra à molécula \mathrm{H}_{2}\mathrm{C}=\mathrm{CH}_{2}.
  • Para um dos carbonos: ligações presentes são duas ligações C–H (cada uma é uma ligação sigma) e uma ligação C–C que, na dupla, tem um sigma e um pi. Contando sigmas: 2 (C–H) + 1 (sigma do C–C) = 3 sigmas. Não há pares isolados no carbono, então o número de domínios eletrônicos = 3.
  • Pelo quadro do Passo 2, 3 domínios \Rightarrow hibridação \mathrm{sp}^{2}.

Passo 5

Interpretação física da \mathrm{sp}^{2}:
  • Cada carbono mistura um orbital s com dois orbitais p para formar três orbitais híbridos \mathrm{sp}^{2} dispostos num plano trigonal com ângulos próximos de 120^\circ.
  • O orbital p remanescente (não hibridizado) fica perpendicular ao plano e é o que participa da sobreposição lateral para formar a ligação \pi da dupla ligação =.
  • Assim, a geometria ao redor de cada carbono é trigonal plana e a molécula \mathrm{H}_{2}\mathrm{C}=\mathrm{CH}_{2} é planar.

Passo 6

Exemplos rápidos para memorizar (úteis na prova):
  • Átomo com 4 sigmas/pares \to \mathrm{sp}^{3} (ex.: carbono em \mathrm{CH}_{4}).
  • Átomo com 3 sigmas/pares \to \mathrm{sp}^{2} (ex.: carbono em \mathrm{H}_{2}\mathrm{C}=\mathrm{CH}_{2}).
  • Átomo com 2 sigmas/pares \to \mathrm{sp} (ex.: carbono em \mathrm{HC}\equiv\mathrm{CH}).

Resposta

Os dois carbonos na molécula são \mathrm{sp}^{2}.

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