O grafeno é uma forma alotrópica do carbono constituído por uma folha planar (arranjo bidimensional) de átomos de carbono compactados e com a espessura de apenas um átomo. Sua estrutura é hexagonal, conforme a figura.
Nesse arranjo, os átomos de carbono possuem hibridação
A questão avalia o conceito de hibridação de orbitais e sua relação com a geometria molecular.
O grafeno é uma forma alotrópica do carbono formada por uma rede hexagonal plana, em que cada átomo de carbono está ligado a outros três átomos de carbono. Essa característica é a chave para determinar a hibridação.
Na hibridação sp², o átomo de carbono mistura um orbital 2s com dois orbitais 2p, formando três orbitais híbridos sp² dispostos no mesmo plano, com ângulos de 120° entre si, o que resulta em geometria trigonal planar. O orbital 2p restante, perpendicular ao plano, forma a ligação \pi da rede conjugada do grafeno, responsável por suas propriedades condutoras únicas.
A hibridação sp resultaria em apenas duas ligações e geometria linear — incompatível com a rede hexagonal. A hibridação sp³ origina geometria tetraédrica, como no diamante, que é tridimensional e não plano. As hibridações sp³d e sp³d² envolvem orbitais d e são típicas de moléculas com cinco ou seis ligantes, como PCl₅ e SF₆, situações completamente distintas do carbono do grafeno.
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