Física química

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AULA 09: TEORIA DOS ORBITAIS - HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO I - TEORIA DOS ORBITAIS. Na aula anterior verificamos as ligações químicas através da regra do Octeto desenvolvida por Lewis. Nesta aula apresentaremos o modelo de ligação química apartir de orbitais moleculares. De acordo com a teoria dos orbitais moleculares, as ligações químicas (pareamento eletrônico) só são efetuadas por orbitais atômicos semipreenchidos ou incompletos, estes se interpenetram originado orbitais moleculares híbridos.

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Física química

  1. 1. www.quimica10.com.brAULA 09: TEORIA DOS ORBITAIS - HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONOI - TEORIA DOS ORBITAIS. Na aula anterior verificamos as ligações químicas através da regra do Octetodesenvolvida por Lewis. Nesta aula apresentaremos o modelo de ligação química apartirde orbitais moleculares. De acordo com a teoria dos orbitais moleculares, as ligações químicas(pareamento eletrônico) só são efetuadas por orbitais atômicos semipreenchidos ouincompletos, estes se interpenetram originado orbitais moleculares conhecidos comoorbitais moleculares sigma (σ) e orbitais moleculares pi (π) Os orbitais atômicos de interesse são tipo s (esférico) e tipo p (halteres – orientadonos eixos ortogonais).LIGAÇÃO σ : é a ligação formada pela interpenetração frontal de orbitais (segundo ummesmo eixo). A ligação s é forte e difícil de ser rompida. Pode ser feita com qualquer tipode orbital atômico;Observe a ligação entre orbitais de hidrogênio para constituir uma molécula de H2Esses orbitais se atraem mutuamente até que se interpenetram formando um orbital tipoSigma (s-s).Analise agora uma interpenetração de orbital s e p formando uma ligação sigma.
  2. 2. www.quimica10.com.brLIGAÇÃO π : é a ligação formada pela aproximação lateral de orbitais (segundo eixosparalelos). A ligação p é mais fraca e mais fácil de ser rompida; Só ocorre entre orbitaisatômicos do tipo "p".Observe a figuraCom o exposto pode-se concluir que simples ligações são efetuadas através de orbitaismoleculares tipo σ, as duplas ligações são desenvolvidas por orbital tipo σ e π, já astriplas ligações são formadas por 1 orbital tipo σ e dois tipo π.II - HIBRIDAÇÃO A teoria da hibridização, tenta justificar as ligações químicas à nível de orbitais quenão podem ser justificadas pela Regra do Octeto. As hibridizações estudadas no EnsinoMédio, são do tipo sp3, sp2 e sp, evidenciadas para o carbono, boro e berílio. Como vimosanteriormente, só constitui ligação química o orbital semipreenchido, sendo assim oelemento carbono que apresenta apenas dois orbitais semipreenchidos, executariaapenas duas ligações químicas ao invés de quatro ligações como cotidianamente efetua.Através da teoria dos híbridos justiçamos essas ligações.
  3. 3. www.quimica10.com.brPara o carbono temos:6 C – 1s2 2s2 2p2 configuração no estado fundamental.A teoria de hibridização, admite que o elétron s2 absorva alguma forma de energia e sejapromovido para o orbital p vazio, caracterizando assim o estado excitado ou ativado.Através do número de ligações pi efetuadas pelo carbono teremos a fusão de orbitais s ep para formar os estados híbridos que definem as ligações tipo sigma. Sendo assimteremos:  Carbono com 2 ligações pi e 2 sigmas (carbono com uma ligação tripla ou duas duplas)- C ≡ ou =C=hibridização tipo sp
  4. 4. www.quimica10.com.br  Carbono com 1 ligação pi e três ligações sigma. (carbono com uma dupla ligação) Hibridização sp2  Carbono com quatro ligações tipo sigma. (carbono com apenas simples ligações) Hibridização sp3
  5. 5. www.quimica10.com.br O quadro a seguir trás de maneira resumida as hibridizações de interesse ao Ensino Médio, assim como o ângulo existente entre os ligantes e a geometria adotada pela molécula hibridizada.Família Hibridação Geometria Angulo(s) Exemplo2A Sp Linear 180° BeH2 (C2H2*)3A Sp2 Trigonal plana 120° BH3 (C2H4*)4A Sp3 Tetraédrica 109°28 CH4* Importante. Carbono: (CH4*) = 4 ligações simples: sp3; (C2H4*) = 01 dupla e 02 simples: sp 2; (C2H2*) = 02 duplas ou 01 tripla e 01 simples: sp) Obs.: Hibridação da amônia (NH3) e da água (H2O): sp3.PROPOSIÇÃO DE ATIVIDADES.01. (UFF) As ligações químicas nos compostos orgânicos podem ser do tipo sigma ou pi.A ligação σ é formada pela interação de dois orbitais atômicos, segundo o eixo que uneos dois átomos, ao passo que na ligação π, a interação dos orbitais atômicos se fazsegundo o plano que contém o eixo da ligação.
  6. 6. www.quimica10.com.brNa estrutura representada acima, tem-se:a) 2 ligações σ e 6 ligações πb) 2 ligações σ e 8 ligações πc) 4 ligações σ e 4 ligações πd) 6 ligações σ e 2 ligações πe) 8 ligações σ e 2 ligações πResultado: letra E02. (UFRN) Na molécula de propeno (CH2 = CH – CH3), qualquer um dos carbonos comhibridização sp2 apresenta:a) 1 ligação sigma e 3 ligações pib) 4 ligações sigma e 2 pic) 2 ligações sigma e 2 pid) 3 ligações sigma e 1 ligação piResposta: letra D03. (Puc-rio) Tal como o CO2, o CH4 também causa o efeito estufa, absorvendo parte daradiação infravermelha que seria refletida da Terra para o espaço. Esta absorção deve-seà estrutura das suas moléculas que, no caso destes dois compostos, apresentam,respectivamente, ligações:
  7. 7. www.quimica10.com.brNúmeros atômicos: H = 1; C = 6; O = 8a) π e σ s.b) π e σ s-sp3.c) π e σs-p.d) σs e π.e) σs-sp3 e π.Resultado: letra B04. (Puc-PR) A acetona (H3C-CO-CH3), um importante solvente orgânico, apresenta nosseus carbonos, respectivamente, os seguintes tipos de hibridação:a) sp, sp2 e sp3b) sp3, sp3 e sp3c) sp2, sp e sp3d) sp3, sp2 e sp3e) sp3, sp2 e sp2Resultado: letra D05. (UERJ) O gosto amargo da cerveja é devido à seguinte substância de fórmulaestrutural plana:
  8. 8. www.quimica10.com.brEssa substância, denominada mirceno, provém das folhas de lúpulo adicionadas durantea fabricação da bebida.O número de ligações pi presentes na estrutura do mirceno é igual a:a) 3b) 5c) 8d) 15Resultado: letra A06. (Mackenzie-SP) O BeH2 é uma molécula que apresenta:Dados os números atômicos: Be=4 e H=1a) geométrica molecular linear.b) ângulo de ligação igual a 120°.c) o átomo de berílio com hidridação sp2.d) uma ligação covalente sigma s-s e uma ligação pi.e) duas ligações covalentes sigma s-p.Resultado: letra A07. (UERJ) Na composição de corretores do tipo "Liquid Paper", além de hidrocarbonetose dióxido de titânio, encontra-se a substância isocianato de alila, cuja fórmula estrutural
  9. 9. www.quimica10.com.brplana é representada por CH2 = CH – CH2 - N = C = O. Com relação a esta molécula, écorreto afirmar que o número de carbonos com hibridação sp2 é igual a:a) 1b) 2c) 3d) 4Resultado: letra B08. (UFSC – adaptada) Assinale as proposições CORRETAS. Em relação à figura aseguir (HC ≡ CH), podemos afirmar que:01. entre os átomos de carbono existem uma ligação σ do tipo sp2-sp2 e uma ligação π dotipo p-p.02. entre os átomos de carbono existem uma ligação σ do tipo sp-sp e duas ligações π dotipo p-p.04. a geometria da molécula é linear.08. a ligação, entre o carbono e hidrogênio, é σ do tipo sp2 -s.Soma das corretas ( )Resultado: 02+04 = 06
  10. 10. www.quimica10.com.br09. (Mackenzie-SP) Nos compostos triclorometano (Cl3CH) e trifluoreto de boro (BF3), ocarbono e o boro apresentam, respectivamente, hibridação:Dados:Boro (n° atômico=5) e Carbono (n° atômico=6)Cl (7A) e F (7A)a) sp2 e sp3.b) sp3 e sp3.c) sp3 e sp.d) sp e sp2.e) sp3 e sp2.Resultado: letra E10. A(s) ligação(ões) carbono-hidrogênio existente(s) na molécula de metano (CH4)pode(m) ser interpretada(s) como sendo formada(s) pela interpenetração frontal dosorbitais atômicos "s" do átomo de hidrogênio, com os seguintes orbitais atômicos doátomo de carbono:a) Quatro orbitais p.b) Quatro orbitais sp3.c) Um orbital híbrido sp3.d) Um orbital s e três orbitais p.e) Um orbital p e três orbitais sp2.Resultado: letra B11. (Mackenzie-SP) Na ligação entre átomos do elemento químico cloro, que tem númeroatômico igual a 17, forma-se uma:a) molécula triatômica.b) substância simples iônica.c) molécula apolar.
  11. 11. www.quimica10.com.brd) molécula polar.e) substância composta gasosa.Resultado: letra C12. (UFSC) Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). Os compostos formados a partirdos elementos oxigênio, cloro, sódio e cálcio devem apresentar fórmulas, ligaçõesquímicas predominantes e estados físicos, em condições ambientes, respectivamente:01. CaCl2, iônica, sólido.02. NaCl, iônica, líquido.04. Cl2, covalente, gás.08. Na2O, covalente, líquido.16. O2, iônica, gás.Resultado: 01 + 04 = 0513. (Fei-SP) As moléculas do monóxido de carbono (CO) e do dióxido de carbono (CO 2)possuem diferenças nas suas estruturas moleculares. Assinale a alternativa correta:Dados:C (Z = 6)O (Z = 8)a) CO tem ligações iônicas e CO2 ligações covalentesb) CO tem duas ligações covalentes simples e CO2 tem duas ligações covalentes simplese duas dativas.c) ambas possuem duas ligações covalentes dativasd) CO possui duas ligações covalentes simples e uma dativa e CO2 possui quatro ligaçõescovalentes simplese) CO é linear e CO2 é triangular
  12. 12. www.quimica10.com.brResultado: letra D14. Dada a fórmula estrutural da metilamina, responda: quais os números de elétrons dascamadas de valência do nitrogênio e do carbono? H | H-N-C-H | | H HResultado: 5 e 4

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