Definir para cada átomo de nitrogênio e carbono o tipo de hibridação que apresenta segundo os compostos que ele forma:
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
a) A gente começa fazendo a estrutura de Lewis pra molécula.
O passo-a-passo tem que estar no sangue!
1°. Identificar o átomo central: quem tá em menor quantidade é o N (e o H só faz um ligação, vai).
2°. Ligar todo mundo no átomo central respeitando a valência:
3°. O terceiro passo a gente só usa quando sobrar átomo sem ligar em ninguém.
4°. Contar o número de elétrons de valência dos átomos da molécula.
Com 1 nitrogênio e 3 hidrogênios, o número de elétrons de valência será:
Então 8 elétrons precisam aparecer na nossa estrutura!
5°. Completar o octeto da galera.
Os hidrogênios já estão com 2 elétrons cada. Pro nitrogênio ainda faltam 2 elétrons pra fechar 8:
E a estrutura ficou com os 8 elétrons previstos no 4° passo!
6°. Estudo das cargas formais.
A gente quer que as cargas formais o mais próximo possível de zero!
Show! Encontramos nossa estrutura de Lewis!
Agora você pode pegar a tabela lá do fim da teoria e ver que o tem 4 pares de elétrons ao redor do átomo central e é do tipo , então a hibridação será .
Ou você olha a distribuição eletrônica do N, vê que ele precisa de 4 orbitais e que ele vai ter que hibridizar o orbital s com 3 orbitais p.
“Ah, mas porque ele vai hibridizar se ele pode ficar com o par de elétrons no s e usar os três orbitais p pras ligações?”
De fato, isso é uma possibilidade. Via de regra, porém, a hibridização diminui a energia do sistema, diminui as repulsões... então ela é energeticamente favorável.
Ao fazer a hibridização, o átomo de nitrogênio diminui um pouco a energia dos 3 orbitais p e aumenta um pouco a energia do orbital s.
No final das contas o saldo é positivo! Se não ele não hibridizaria! E a gente sabe que ele hibridiza porque, experimentalmente, o arranjo espacial da molécula é tetraédrico.
Passo 2
b) Passo-a-passo da estrutura de Lewis pra .
1°. Identificar o átomo central: com dois átomos não tem átomo central né. É um ligado no outro e pronto.
2°. Ligar todo mundo no átomo central respeitando a valência:
3°. O terceiro passo a gente só usa quando sobrar átomo sem ligar em ninguém.
4°. Contar o número de elétrons de valência dos átomos da molécula.
Com 2 nitrogênios, o número de elétrons de valência será:
Então 10 elétrons precisam aparecer na nossa estrutura!
5°. Completar o octeto da galera.
E a estrutura ficou com 14 elétrons! Pra chegar nos 10 elétrons previstos no 4° passo, vamos precisar fazer uma tripla!
Agora sim! Número de elétrons corretos e regra do octeto obedecida!
6°. Estudo das cargas formais.
Cada hidrogênio tem 5 elétrons de valência e aparece com 5 elétrons aí em cima (contando daquele jeitinho especial pra carga formal).
Show! Encontramos nossa estrutura de Lewis!
Lembra que pra fazer ligação dupla o átomo precisa guardar um orbital ? Pra fazer tripla, onde tem uma ligação e duas , o cara vai precisar de dois orbitais . É por isso que os nitrogênios vão reservar 2 orbitais e hibridizar um orbital com um orbital só.
A hibridização de cada um deles fica do tipo .
Passo 3
c) Estrutura de Lewis pro
1°. Identificar o átomo central: em molécula diatômica não tem essa, vai.
2°. Ligar todo mundo no átomo central respeitando a valência: só ligar um no outro!
3°. O terceiro passo a gente só usa quando sobrar átomo sem ligar em ninguém.
4°. Contar o número de elétrons de valência dos átomos da molécula.
Com 1 carbono e 1 oxigênio, o número de elétrons de valência será:
Então 10 elétrons precisam aparecer na nossa estrutura!
5°. Completar o octeto da galera.
E a estrutura ficou com 14 elétrons. Vamos precisar de um tripla pra chegar nos 10 elétrons previstos!
Agora sim! 10 elétrons e octetos completos.
6°. Estudo das cargas formais.
A gente que as cargas formais o mais próximo possível de zero!
A gente pode pensar em ressonância:
Nas primeira estrutura o carbono tem que guardar dois orbitais . Então a hibridação vai ser . Na segunda, ele só guarda um . Mas mesmo assim só hibridiza dois orbitais, um com aquele par de elétrons isolados que aparece ali, e outro pra ligação . A hibridzação segue sendo .
Passo 4
d) Passo-a-passo da estrutura de Lewis pra .
1°. Identificar o átomo central: C está em menor quantidade e é menor eletronegativo!
2°. Ligar todo mundo no átomo central respeitando a valência:
3°. O terceiro passo a gente só usa quando sobrar átomo sem ligar em ninguém.
4°. Contar o número de elétrons de valência dos átomos da molécula.
Com 1 carbono e 2 oxigênios, o número de elétrons de valência será:
Então 16 elétrons precisam aparecer na nossa estrutura!
5°. Completar o octeto da galera.
E a estrutura ficou com 20 elétrons! Pra chegar nos 16 elétrons previstos no 4° passo, vamos precisar fazer uma dupla entre o carbono e cada um dos oxigênios.
Agora sim! Número de elétrons corretos e regra do octeto obedecida!
6°. Estudo das cargas formais.
Show! Encontramos nossa estrutura de Lewis!
Lembra que pra fazer ligação dupla o átomo precisa guardar um orbital ? O carbono precisa de dois orbitais , uma pra cada ligação . Então a hibridação dele será do tipo . Assim ele fica com dois orbitais hibridizados, um para cada ligação .
Passo 5
e) pra acabar!
1°. Identificar o átomo central: carbono.
2°. Ligar todo mundo no átomo central respeitando a valência:
3°. O terceiro passo a gente só usa quando sobrar átomo sem ligar em ninguém.
4°. Contar o número de elétrons de valência dos átomos da molécula.
Com 1 carbono e 4 hidrogênios, o número de elétrons de valência será:
Então 8 elétrons precisam aparecer na nossa estrutura!
5°. Completar o octeto da galera.
Já tá todo mundo de octeto completo! E a estrutura tem os 8 elétrons previstos no 4° passo!
6°. Estudo das cargas formais.
A gente quer que as cargas formais o mais próximo possível de zero!
Show!
Agora você pode pegar a tabela lá do fim da teoria e ver que o tem 4 pares de elétrons ao redor do átomo central e é do tipo , então a hibridação será .
Ou você olha a distribuição eletrônica do C, vê que ele precisa de 4 orbitais e que ele vai ter que hibridizar o orbital s com 3 orbitais p.
Resposta
a)
b)
c)
d)
e)