Qual o número máximo de orbitais híbridos que um átomo de carbono pode formar? E o número mínimo? Explique brevemente.
Passo 1
O que o enunciado pede: determinar o número máximo de orbitais híbridos que um átomo de carbono de carbono pode formar e o número mínimo.
Informações dadas (implicitas pela química do carbono) que vamos usar: o átomo de carbono, na camada de valência, tem uma orbital e três orbitais
(ou seja, a “matriz” de orbitais atômicos disponíveis para hibridizar é
e
).
Perguntas explícitas:
Informações dadas (implicitas pela química do carbono) que vamos usar: o átomo de carbono, na camada de valência, tem uma orbital
Perguntas explícitas:
- Qual o número máximo de orbitais híbridos que o carbono pode formar?
- Qual o número mínimo de orbitais híbridos que o carbono pode formar?
Passo 2
O que é hibridização (explicação didática): hibridização é o processo teórico em que orbitais atômicos (como
e
) se combinam linearmente para formar novos orbitais equivalentes chamados orbitais híbridos. Duas regras úteis e fáceis de lembrar:
- O número total de orbitais híbridos gerados é igual ao número de orbitais atômicos que se misturam (conservação do número de orbitais).
- Misturar
orbital com orbitais produz orbitais híbridos do mesmo tipo (por exemplo, misturar com gera orbitais ; misturar com gera orbitais ; etc.).
Intuição simples: se você tem 1 coisa () e pega mais coisas ( ), suas combinações lineares válidas dão exatamente funções independentes.
Passo 3
Aplicando ao carbono (contagem): o carbono tem à disposição
orbital
e
orbitais
. As misturas possíveis, usando sempre o
mais um número de
, dão:
- misturar
com orbitais híbridos do tipo ; - misturar
com orbitais híbridos do tipo ; - misturar
com orbitais híbridos do tipo .
Esses são os casos usuais observados em moléculas:(acetileno), (etileno, grafite) e (metano).
Passo 4
Por que o máximo é
: como só existem
orbital
+
orbitais
disponíveis, a mistura máxima envolve todos eles, gerando
híbridos (
). Não é possível obter mais de
porque não há orbitais atômicos de valência adicionais (carbono é do segundo período e não tem
acessíveis para hibridizar). Portanto o número máximo de híbridos formáveis é
.
Passo 5
Por que o mínimo (considerando hibridização) é
: a menor mistura não-trivial que cria híbridos envolve misturar
com apenas
, o que gera
orbitais
. Assim, se o átomo de carbono participa de hibridização, o menor número de orbitais híbridos que aparece é
. Nota importante: existe também a possibilidade de nenhuma hibridização (usar apenas orbitais atômicos puros), caso em que o número de híbridos é
; porém, nas situações de ligação covalente descritas por hibridização, os valores possíveis são apenas
.
Passo 6
Resumo físico-químico com exemplos (para lembrar na prova):
-
→ híbridos (ex.: metano, ângulo tetraédrico ). -
→ híbridos (ex.: eteno, plano trigonal ). -
→ híbridos (ex.: etino, geometria linear ). - Caso sem hibridização →
híbridos (situação atômica ou modelos que usem orbitais puros).
Força aí — você já pegou a ideia central: conta quantos
mistura com o
e soma 1 para saber quantos híbridos surgem.
Resposta
Máximo:
(
).
Mínimo: (
; mínimo absoluto
se considerar ausência de hibridização).
Mínimo: