Hibridização — sp, sp2, sp3, sp3d e sp3d2

A hibridização é um modelo usado na química introdutória para relacionar uma estrutura de Lewis à geometria local ao redor de um átomo. Na maioria dos exercícios de primeiro ano, você conta os domínios eletrônicos ao redor desse átomo e associa o total a um rótulo como $sp$, $sp^2$ ou $sp^3$.

O atalho mais comum é 2 domínios $\rightarrow$ $sp$, 3 $\rightarrow$ $sp^2$, 4 $\rightarrow$ $sp^3$, 5 $\rightarrow$ $sp^3d$ e 6 $\rightarrow$ $sp^3d^2$. Esse atalho é muito útil em química geral, mas funciona melhor como um modelo local simples, não como uma descrição final de toda situação de ligação.

Tabela de hibridização: $sp$, $sp^2$, $sp^3$, $sp^3d$ e $sp^3d^2$

Domínios eletrônicos ao redor de um átomo	Rótulo usual de hibridização	Geometria usual dos domínios eletrônicos
2	$sp$	linear
3	$sp^2$	trigonal plana
4	$sp^3$	tetraédrica
5	$sp^3d$	bipiramidal trigonal
6	$sp^3d^2$	octaédrica

Nessa contagem, uma ligação simples, dupla, tripla ou um par de elétrons não ligante conta como um domínio. Essa condição é importante porque ligações múltiplas costumam ser contadas em excesso.

O que os rótulos significam

O rótulo indica quantos orbitais são misturados no modelo introdutório para um átomo:

• $sp$: um $s$ e um $p$
• $sp^2$: um $s$ e dois $p$
• $sp^3$: um $s$ e três $p$
• $sp^3d$: um $s$, três $p$ e um $d$ na representação usual da química geral
• $sp^3d^2$: um $s$, três $p$ e dois $d$ na representação usual da química geral

Na prática, os estudantes normalmente usam esses rótulos como uma ponte rápida entre a estrutura de Lewis e a geometria.

Como determinar a hibridização a partir de uma estrutura de Lewis

Comece pelo átomo que você quer analisar.

1. Desenhe uma estrutura de Lewis razoável.
2. Conte os domínios eletrônicos ao redor desse átomo.
3. Trate cada região de ligação como um domínio, mesmo que seja uma ligação dupla ou tripla.
4. Conte cada par não ligante como um domínio.
5. Relacione o total com a tabela de hibridização.

É por isso que hibridização e VSEPR costumam coincidir em exercícios introdutórios: ambos dependem da mesma contagem de domínios.

Exemplo resolvido: por que o carbono em $C_2H_4$ é $sp^2$

No eteno, $C_2H_4$, cada carbono está ligado a dois hidrogênios e ao outro carbono por uma ligação dupla.

Agora conte os domínios eletrônicos ao redor de um carbono:

• duas ligações simples $C-H$ $\rightarrow$ 2 domínios
• uma ligação dupla $C=C$ $\rightarrow$ 1 domínio

Isso dá um total de 3 domínios eletrônicos, então o carbono recebe o rótulo $sp^2$ no modelo introdutório.

A mesma contagem também prevê uma disposição trigonal plana ao redor de cada carbono. Este exemplo é útil porque mostra a regra que os estudantes mais costumam esquecer: a ligação dupla conta como um domínio, não dois.

Erros comuns ao encontrar a hibridização

Contar uma ligação múltipla como mais de um domínio

Na contagem para hibridização, uma ligação dupla é um domínio e uma ligação tripla é um domínio.

Esquecer os pares não ligantes

Pares não ligantes também contam. Um átomo com três ligações e um par não ligante tem 4 domínios, o que muitas vezes leva ao rótulo $sp^3$ nesse modelo.

Confundir geometria local com a forma da molécula inteira

A hibridização é atribuída a um átomo por vez. Ela descreve o arranjo local ao redor desse átomo, não a forma geral da molécula inteira.

Tratar todo rótulo de hibridização como igualmente confiável em casos avançados de ligação

Em química geral, rótulos como $sp^3d$ e $sp^3d^2$ são atalhos padrão para 5 e 6 domínios eletrônicos. Em cursos mais avançados, algumas moléculas hipervalentes são descritas por outros modelos de ligação, então esse atalho deve ser tratado como um modelo do nível do curso, não como uma regra universal.

Quando a hibridização é mais útil

A hibridização ajuda mais quando você quer relacionar uma estrutura de Lewis à geometria local, aos ângulos de ligação esperados ou à ideia de que uma ligação dupla geralmente contém uma ligação $\sigma$ e uma ligação $\pi$.

Ela ajuda menos quando a ligação está fortemente deslocalizada ou quando uma estrutura de Lewis localizada simples já é uma descrição fraca.

Tente uma molécula parecida

Faça sua própria versão com $CO_2$, $CH_4$ ou $SF_6$. Conte os domínios eletrônicos ao redor do átomo central, atribua o rótulo de hibridização e depois verifique se a geometria prevista pelo VSEPR conta a mesma história.