Para o íon SO3 ^2-, responda:
a. Descreva de forma detalhada, usando a representação dos orbitais em caixinhas, como acontece a hibridização adotada pelo átomo central. Qual o orbital híbrido formado?
b. Qual é a geometria do orbital híbrido?
c. Em qual orbital se encontra o par de elétrons livres no enxofre, no orbital híbrido ou um orbital puro? (0,5 pts)
d. Se houver alguma ligação dupla S-O, indique qual(is) orbital(is) do enxofre participam da formação desta(s)?
(0,5 pts)

Passo 1

O íon sulfito SO3^2- tem enxofre central ligado a três oxigênios e carrega duas cargas negativas extras. Para decidir a hibridização do enxofre precisamos:
1) contar elétrons de valência;
2) montar a estrutura de pontos-livres (Lewis) e identificar domínios eletrônicos (pares ligantes + pares não ligantes) em torno de S;
3) aplicar VSEPR e escolher a combinação de orbitais atômicos (híbridos) que acomode esses domínios.

Passo 2

Cada átomo de oxigênio traz 6 elétrons de valência e S traz 6, mais 2 elétrons extras do íon, totalizando
6 + 3times6 + 2 = 26 elétrons é
Na estrutura de Lewis típica do sulfito temos três ligações simples SO ( 3 pares ligados) e sobra 1 par não ligante no enxofre, perfazendo 4 domínios eletrônicos ao redor de S. Pela teoria VSEPR, 4 domínios implicam hibridização sp^3.

Passo 3

Para gerar quatro orbitais híbridos iguais, combinamos um orbital 3s e três orbitais 3p do enxofre:
3s,;3px,;3py,;3pz;longrightarrow;underbracesp^31,;sp^32,;sp^33,;sp^344 orbitais híbridos í
Em seguida, colocamos os elétrons de S nesses quatro híbridos de modo que fique um par não ligante em sp^31 e três orbitais sp^3 cada um com um elétron para formar ligações sigma com os oxigênios.

Passo 4

Quatro orbitais híbridos sp^3 dispõem-se apontando para os vértices de um tetraedro. Como um dos vértices é ocupado pelo par livre, a geometria eletrônica é tetraédrica e a geometria molecular é piramidal trigonal.

Passo 5

O par de elétrons livres do enxofre ocupa um dos orbitais híbridos sp^3, ou seja, está num orbital híbrido e não num orbital puro.

Passo 6

As possíveis ligações duplas S=O são descritas por sobreposição de orbitais 2p do oxigênio com orbitais não hibridizados do enxofre. Como todos os orbitais 3s e 3p de S já entraram em hibridização sp^3, as funções de onda 3d do enxofre é que participam do componente pi.

Resposta

a. O enxofre mistura seu orbital 3s com três orbitais 3p, formando quatro orbitais sp^3;
b. geometria eletrônica tetraédrica (forma molecular piramidal trigonal);
c. o par livre está num orbital híbrido sp^3;
d. o(s) componente(s) pi da ligação dupla S=O usa(m) orbital(is) 3d do enxofre em sobreposição com orbitais 2p do oxigênio.

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