É possível considerar a Teoria da Hibridação como uma mistur...

A alternativa D é a correta: sp³d.

Tema central da questão: A questão aborda a Teoria da Hibridação, que é essencial para entender a geometria das moléculas e a formação dos orbitais híbridos. Neste caso, devemos analisar quais orbitais atômicos estão envolvidos na formação dos orbitais híbridos da molécula de PF₅.

Resumo teórico: A hibridação é um conceito que explica a combinação de orbitais atômicos para formar novos orbitais híbridos, que são usados em ligações químicas. A molécula PF₅ possui uma geometria trigonal bipiramidal, o que indica a necessidade de cinco orbitais híbridos, implicando na hibridação sp³d. Essa hibridação envolve um orbital s, três orbitais p e um orbital d.

Fontes relevantes: Este conceito está bem detalhado em livros de Química Geral e Inorgânica, como "Química - A Ciência Central" de Brown, LeMay e Bursten.

Justificação da alternativa correta: A molécula de PF₅ é composta por um átomo de fósforo central conectado a cinco átomos de flúor. Para conseguir acomodar cinco pares de elétrons ao redor do átomo de fósforo, é necessário que ele utilize uma hibridação sp³d. Isso resulta em uma geometria trigonal bipiramidal, que é típica para essa hibridação.

Análise das alternativas incorretas:

• A - sp²: Essa hibridação forma uma geometria trigonal planar, que não acomoda cinco pares de elétrons, portanto está incorreta.
• B - sp: Essa hibridação gera uma geometria linear, inadequada para cinco ligações.
• C - sp³d²: Esta forma uma geometria octaédrica, que é usada para seis pares de elétrons e não cinco.
• E - sp³: Representa uma geometria tetraédrica, possível para quatro pares de ligações, mas não cinco.

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Podemos observar que, na camada de valência, o átomo de fósforo apresenta o subnível 3s completo (com dois elétrons) e o subnível 3p incompleto (cada um dos três orbitais do subnível p apresenta um elétron). 

Como cada um dos orbitais do subnível 3p está incompleto, o átomo de fósforo consegue realizar três ligações químicas, atingindo, assim, a estabilidade.

Agora, quando analisamos a substância PCF,por exemplo, temos a certeza de que, nessa molécula, o fósforo sofreu hibridização, pois realizou cinco ligações. Como o fluor, que pertence à família VIIA, necessita de uma ligação para ficar estável e a molécula possui cinco átomos desse elemento, cada um deles deverá realizar uma ligação, o que faz com que o átomo de fósforo, por sua vez, também tenha que realizar cinco ligações. Essa ocorrência só é possível por meio da hibridização (união de orbitais atômicos incompletos) do fósforo.

Ao receberem energia do meio externo, os elétrons do átomo de Fósforo excitam-se. Logo em seguida, um dos dois elétrons pertencentes ao subnível 3s desloca-se para um orbital vazio presente no subnível d, que até então não possui nenhum elétron.

Nesse momento, temos na camada de valência do Fósforo um orbital s, três orbitais p e um orbital d incompleto. Por fim, esses cinco orbitais hibridizam-se, ou seja, unem-se, resultando então em cinco orbitais atômicos incompletos, que são capazes agora de realizar cinco ligações químicas.

Bem, temos 5 ligações sigmas, nenhuma ligação pi e nenhum par de elétrons não ligante, então o átomo central precisa de 5 orbitais híbridos (exclusivos de ligações sigmas); 1 orbital s, 3 orbitais p e 1 orbital d. Hibridização do átomo central é sp3d.