Preveja a hibridização, a geometria e os ângulos de ligação para os átomos de carbono e nitrogênio na acetonitrila
Passo 1
O enunciado pede que eu preveja a híbridação, a geometria e os ângulos de ligação para os átomos de carbono e nitrogênio na acetonitrila, cuja fórmula estrutural é
(o grupo
ligado a um carbono que faz tripla ligação com
).
Informações relevantes que eu uso (inferidas do enunciado):
Informações relevantes que eu uso (inferidas do enunciado):
- Há um carbono do grupo metila ligado a três hidrogênios e ao carbono da triplabond: esse é o carbono do tipo
. - Há um carbono central que faz uma tripla ligação com o nitrogênio e uma ligação simples ao
. - O nitrogênio está ligado por tripla ligação ao carbono e tem um par de elétrons não ligante.
O que eu preciso dar para cada átomo pedido:
- híbridação,
- geometria (forma geométrica do arranjo dos domínios eletrônicos ao redor do átomo),
- ângulos de ligação esperados (valores aproximados).
Passo 2
Conceito rápido e prático para usar na prova (sem jargões difíceis):
- Híbridação: determina-se contando os domínios eletrônicos ao redor do átomo (também chamado de “steric number”): cada ligação sigma conta como 1 domínio, cada par isolado (lone pair) conta como 1 domínio. As duplas e triplas contam como 1 domínio (porque têm 1 ligação sigma + pi(s), mas só a sigma cria o domínio).
- Regra prática:
- 2 domínios → híbrido
→ geometria linear → ângulo . - 3 domínios → híbrido
→ geometria trigonal plana → ângulos . - 4 domínios → híbrido
→ geometria tetraédrica → ângulos .
- 2 domínios → híbrido
- Lembrar: em uma tripla ligação só há 1 sigma (que participa do conteio), mais 2 pi (formadas por orbitais
não hibridizados) — os pi não contam como domínios para a geometria local.
Passo 3
Aplicando a regra ao carbono do grupo metila (
):
- Conte os domínios: ligações sigma = três ligações
+ uma ligação sigma = domínios. Não há par isolado. - Portanto o número de domínios é
⇒ híbridação . - Geometria associada a
é tetraédrica. - Ângulos de ligação típicos: aproximadamente
. (Na prática, pequenos desvios ocorrem por efeitos eletronegativos e tamanho de átomos, mas para prova use .)
Passo 4
Aplicando a regra ao carbono ligado por tripla ligação ao nitrogênio (carbono nitrílico):
- Conte os domínios: ligações sigma = uma sigma ao
+ a sigma da tripla ligação = domínios. (A tripla tem 1 sigma + 2 pi; só a sigma conta.) - Portanto número de domínios
⇒ híbridação . - Geometria associada a
é linear. - Ângulo entre os dois híbridos
é . Logo o eixo é praticamente uma linha reta.
Explicação extra (útil na prova): nesse carbono
as duas orbitais
formam as duas sigmas (uma para
, outra para
); as duas orbitais
não hibridizadas, perpendiculares entre si e ao eixo, formam os dois pi que completam a tripla ligação.
Passo 5
Aplicando a regra ao nitrogênio nitrílico:
- Conte os domínios: ligações sigma = a sigma da tripla
conta como 1 domínio; além disso há um par isolado (lone pair) no nitrogênio = 1 domínio. Total = domínios. - Portanto número de domínios
⇒ híbridação . - Geometria eletrônica: linear (os dois domínios ficam em
). - Ângulo efetivo envolvendo o nitrogênio e o carbono adjacente é
. O par isolado ocupa uma das orbitais (a outra faz a sigma com o carbono).
Passo 6
Resumo didático e dicas rápidas para a prova:
- Método-fácil: conte domínios (sigma + lone pairs), não conte pi separadamente.
- Tripla ligação = 1 domínio (sigma) para geometria/híbridação.
- Em
: o metil é tetraédrico (≈ ), o carbono nitrílico é linear ( ), e o nitrogênio é com par isolado em orbital (geometria eletrônica linear, ). - Na prova, responda direto com estes valores; se quiser justificar, use o conta-domínios mostrado acima.
Resposta
C do grupo
:
; geometria tetraédrica; ângulos ~
.
C ligado à tripla ( da
):
; geometria linear; ângulos
.
N (na ):
; geometria eletrônica linear; ângulos
.
C ligado à tripla (
N (na