Hibridizacão,_Estrutura_de_Lewis_e_Geometria_Molecular

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MONITORIA DE QUÍMICA GERAL	 IVAN MARTINS	 ENGENHARIA DE MATERIAIS
HIBRIDIZAÇÃO (estude a parte que o professor deu, por exemplo, tem professor que não cita as hibridizações sp3d e sp3d2)
Se fizermos a distribuição eletrônica do carbono: C6 = 1s2 2s2 2p2 e fizermos a distribuição dos elétrons nos orbitais como na imagem ao lado, veremos que haverá apenas dois orbitais semipreenchidos, o que permitiria ao carbono fazer, teoricamente, apenas 2 ligações. Mas na prática, notamos que ele faz 4 ligações. Como isso se explica? Através da teoria da hibridização, que diz o seguinte: 1 elétron do subnível 2s é excitado e salta para o orbital 2p vazio, fazendo com que o carbono fique com 4 orbitais semipreenchidos e misturados (hibridizados), resultando na hibridização sp3. 
Essa hibridização ocorre também com outros elementos como no caso do oxigênio da água, do nitrogênio da amônia e do fósforo do PCl3. Só que nesses casos ocorre apenas a mistura dos orbitais, não ocorre excitação de um elétron.
 
Mas também podem ocorrer outras formas de hibridização: sp2 e sp;
A sp2 ocorre quando o orbital s se mistura apenas com 2 orbitais p, o outro orbital p permanece puro e vai formar uma ligação π, portanto, o carbono sp2 fará uma ligação dupla.
Outro composto que se hibridiza dessa maneira é o BF3:
Nesse caso, o Boro se estabiliza com 6 elétrons de valência, sendo uma exceção à regra do octeto, possuindo o orbital p puro vazio sem formar ligação π.
A hibridização sp ocorre quando o orbital s se mistura apenas a um orbital p, ficando 2 orbitais p puros, que darão origem a 2 ligações π.
	O = C = O
Outro exemplo de átomo que sofre hibridização SP é o Berílio:
Nesse caso, o berílio fica com os dois orbitais p puros vazios, não formando ligações π.
Elementos que pertencem ao nível 3 em diante, podem expandir sua camada de valência para o subnível d, como é são os casos do fósforo e do enxofre por exemplo.
O fósforo no composto PCl5, sofre a seguinte hibridização: um elétron do subnível 3s é excitado e salta para um orbital d que estava vazio e ocorre a mistura entre os orbitais s, os 3 orbitais p e o d que foi ocupado, dando origem à hibridização sp3d.
Já o enxofre no composto SF6, por exemplo, sofre a seguinte hibridização: um elétron do subnível 3s e um elétron do subnível 3p são excitados e saltam para dois orbitais d vazios e ocorre a mistura entre o orbital s, os três orbitais p e os dois orbitais d, originando a hibridização sp3d2.
Um bizu para identificar a hibridização de um átomo a partir da estrutura é contar o número de nuvens eletrônicas ao redor do átomo. Nuvem eletrônica é cada ligação simples, dupla, tripla ou par de elétrons livres, por exemplo:
: nessa estrutura o carbono possui duas nuvens ao redor dele, então, ele precisou hibridizar dois orbitais, 1 s e 1 p, logo, sua hibridização é SP.
Nessa molécula, os dois carbonos possuem 3 nuvens ao redor, logo, precisou hibridizar 3 orbitais, 1 s e 2 p, portanto, sua hibridização é sp2.
No metano, o carbono possui 4 nuvens em torno dele, logo, precisou hibridizar 4 orbitais, 1 s e 3 p, portanto, sua hibridização é sp3.
Link do youtube com uma boa explicação:
https://www.youtube.com/watch?v=Ob8hVrYCoak
GEOMETRIA MOLECULAR (estude apenas a parte que o professor deu)
A hibridização está diretamente ligada à geometria molecular. A hibridização sp gera um arranjo linear das nuvens eletrônicas e a geometria será igual ao arranjo com ângulo de 180°. Arranjo é o posicionamento das nuvens eletrônicas em torno do átomo central, a geometria é o posicionamento dos átomos na molécula. A principal diferença entre arranjo e geometria é que a geometria não leva em consideração os pares de elétrons livres. Alguns exemplos tornarão mais clara essa diferença que será vista a partir da hibridização sp3. 
Continuando, a hibridização sp2 gera um arranjo trigonal plano das nuvens com ângulos de 120° entre os átomos, no caso do carbono, teremos a geometria igual ao arranjo, no caso do SO2, teremos uma geometria angular, porque uma das nuvens é um par de elétrons não ligantes (livres).
 A hibridização sp3 gera um arranjo tetraédrico, no caso do carbono, a geometria será igual ao arranjo, já na amônia (NH3) a geometria será piramidal, pois uma nuvem será um par de elétrons livres, que não entrarão na geometria, no caso da água, a geometria será angular, porque duas nuvens serão pares de elétrons livres, que não entrarão na geometria.
A hibridização sp3d gera um arranjo bipiramidal trigonal (uma pirâmide de base triangular unida a outra), no caso do PF5, a geometria é igual ao arranjo, no caso do SF4, a geometria será de gangorra, porque uma das nuvens será um par de elétrons livres, no caso do BrF3, a geometria será na forma de “T”, pois duas nuvens são pares de elétrons livres e, no caso do íon I3-, a geometria será linear, pois 3 das nuvens são pares de elétrons livres.
A hibridização sp3d2 gera um arranjo octaédrico (uma pirâmide de base quadrada unida a outra). No caso do SF6, a geometria é igual ao arranjo, no caso do IF5, a geometria é piramidal quadrática, pois 1 das nuvens é um par de elétrons livres e, no caso do XeF4, a geometria é quadrática plana, pois 2 das nuvens são pares de elétrons livres.
Link de um vídeo que explica com um programa 3D:
https://www.youtube.com/watch?v=HO8EbR522Ro
ESTRUTURA DE LEWIS
Como determinar a fórmula de Lewis:
 (1) Escreva os símbolos para os átomos a fim de mostrar quais átomos estão ligados entre si e una-os com uma ligação simples. 
-Átomos com menor número do grupo precisam de mais elétrons para atingir o octeto sendo preferencialmente os átomos centrais; 
-Menor eletronegatividade; 
-Se os átomos pertencem ao mesmo grupo, como no SO3 ou ClF3, o átomo central será o de período mais elevado; 
-H pode formar apenas uma ligação, logo nunca será um átomo central. 
(2) Some os elétrons de valência de todos os átomos. 
-Use o número do grupo da tabela periódica para encontrar o número de elétrons de valência de cada átomo. 
-Para íons poliatômicos, subtrai um elétron para cada carga (+) ou adicione um elétron para cada carga (−); 
-Para o ClO3−, Cl tem 7 e− e cada O tem 6 e− totalizando 25 e−. Some mais 1 e− devido à carga negativa para totalizar 26 e−.
(3) Una os átomos usando os pares de elétrons subtraindo os elétrons usados do total de elétrons de valência; 
-2 elétrons por ligação simples; 
(4) Complete o octeto dos átomos ligados ao átomo central.
-Complete o octeto de cada átomo terminal (2 e- para o H). 
-Subtraia os elétrons usados para ligação do total de elétrons de valência. 
(5) Coloque os elétrons que sobrarem no átomo central. 
-Verifique se todos os átomos tem um octeto de elétrons (exceto H); 
(6) Se, após a etapa 5, o átomo central ainda não tiver um octeto, faça uma ligação múltipla, deslocando um par de elétrons isolado de um dos átomos terminais para o átomo central.
Ex: PCl3
1. Mostrar quais os átomos estão ligados;
2. Some os elétrons de valência
P (5A) = 5 e-; Cl (7A) = 7e- ⇒ 5 + 3(7) = 26 elétrons
3. Complete o octeto dos átomos ligados ao átomo central:
Total 24 elétrons.
4. A estrutura dá um octeto para cada átomo ligado ao átomo central.
5. Coloque os dois elétrons restantes no átomo central completando o octeto ao redor deste átomo.