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Orbitais
Hibridização ou Hibridação
Orbitais


Região do espaço onde há maior
probabilidade de se encontrar
elétrons


                                 Orbitais
Orbitais
   Entretanto, os orbitais não representam a posição
    exata do elétron no espaço, que não pode ser
    determinada devido a sua natureza ondulatória;
    apenas delimitam uma região do espaço na qual a
    probabilidade de encontrar o elétron é elevada
   Na formação de pares eletrônicos, ocorre a fusão
    dos orbitais atômicos, originando o orbital
    molecular.
   Carbono tetraédrico (Le Bel e Van´t Hoff, 1874): “O
    átomo de Carbono ocupa o centro de um tetraedro
    regular imaginágio e dirige suas valências para os
    quatro vértices do tetraedro.”

                                                    Orbitais
Orbital s

O orbital s tem simetria esférica ao redor do núcleo.
São mostradas duas alternativas de representar a
  nuvem eletrônica de um orbital s :
 1.                                    2.




                                            Em 2, representa o volume esférico
                                            no qual o elétron passa a maior
Em 1, a probabilidade de encontrar o        parte do tempo.
elétron (representada pela densidade
de pontos) diminui à medida que nos
afastamos do núcleo.
                                                                             Orbitais
Orbital s

   z
            y



                x




                    Orbitais
Orbital p
A forma geométrica dos orbitais p é a de duas esferas
   achatadas até o ponto de contato ( o núcleo atômico ) e
   orientadas segundo os eixos de coordenadas.




                                                    Orbitais
Orbital p

    z
                                              y


                             x




pz orbital      px orbital       py orbital



                                         Orbitais
Orbital d
Os orbitais d tem uma forma mais diversificada: quatro
  deles têm forma de 4 lóbulos de sinais alternados ( dois
  planos nodais, em diferentes orientações espaciais ), e
  o último é um duplo lóbulo rodeado por um anel ( um
  duplo cone nodal ).




                                                   Orbitais
Orbital f

Os orbitais f apresentam formas ainda mais exóticas,
  que podem ser derivadas da adição de um plano
  nodal às formas dos orbitais d .




                                                  Orbitais
Ligações Covalentes

   Resultam da sobreposição dos
    orbitais atômicos dos átomos que
    participam da ligação.
   Os átomos compartilham o par
    eletrônico existente na ligação.
   A ligação covalente pode ser polar ou
    apolar, que será visto posteriormente.
   Podem ser do tipo sigma ou pi.

                                        Orbitais
Carbono tetraédrico




                      Orbitais
Ligações simples


1.  Tetraedros ligados por um vértice
Ex: etano ⇒ H3C CH3




                                        Orbitais
Ligações duplas


2.  Tetraedros ligados por uma aresta
Ex: eteno ⇒ H2C CH2




                                        Orbitais
Ligações triplas

    3.  Tetraedros ligados por uma face
    Ex: etino ⇒ HC CH



H   C       C       H



                                          Orbitais
Hibridação/Orbitais




                      Orbitais/Hibridação
Hibridação ou Hibridização

Consiste na mistura de orbitais atômicos
 puros. São 3 tipos: sp3, sp2, sp.
   hibridização "sp" é um orbital híbrido construído de
    um orbital "s" e um orbital "p".




                                              Orbitais/Hibridação
Ligação sp


   É a mistura de um orbital s com 1 orbital p,
    produzindo dois novos orbitais
    denominados híbridos sp.
   Os orbitais híbridos sp formam um ângulo
    de 180° entre si.
   A geometria molecular será linear.
   Surge em C com duas duplas ou C com
    uma tripla ligação.
   Numa tripla ligação teremos uma ligação
    sigma e duas pi (porção inferior da molécula)
                                         Orbitais/Hibridação
Hibridização sp
Ex: Etino (Acetileno)                 C 2H 2
   Etino (acetileno)
   Em torno dos átomos de C existem dois orbitais
    híbridos sp e dois orbitais p “puros”.
   Os dois orbitais híbridos se ligarão através de
    ligações sigma s-sp (H-C) e sigma sp-sp(C-C).
   Os dois orbitais p de cada carbono se ligarão
    produzindo duas ligações pi entre os carbonos
    (resultando numa tripla ligação entre os dois
    carbonos).
   Liga tripla → uma ligação σ e duas ligações
    π

                                            Orbitais/Hibridação
Hibridização sp
    Ex: Etino (Acetileno)              C 2H 2
• Fórmula estrutural do acetileno H C                   C    H
 Cada átomo de carbono é um híbrido sp.
Os hidrogênios possuem orbitais 1s, não
  hibridizados.


    2p                                      2p


                            hibridação
                                                   sp
                2s
Observe que a tripla ligação consiste de uma σ e 2π
As duas ligações π provem dos orbitais p, não
  hibridizados.                                Orbitais/Hibridação
Hibridização sp
Ex: Etino (Acetileno) C 2 H 2

H C C H




 H         C            C             H

                                Orbitais/Hibridação
Molécula de C 2 H 2




                      Orbitais/Hibridação
Hibridação sp
Etino (Acetileno)




               C2H2
                       Orbitais/Hibridação
Tipos de ligações no C 2 H 2

   No acetileno existem 3 tipos de ligações:
    ligações sigma s-sp; ligação sigma sp-sp;
    ligações pi
        [sp (C 1 ) – 1s (H) ] x 2   tipo σ
        [sp (C 1 ) – sp (C 2 ) ]    tipo σ
        [2p (C 1 ) – 2p (C 2 ) ]   tipo π
             y            y

          [2pz (C 1 ) – 2pz (C 2 ) ]   tipo π


                                          Orbitais/Hibridação
Hibridização sp 2
   É a mistura de um orbital s com dois orbitais
    p (pertencentes a um mesmo átomo),
    resultando em 3 novos orbitais denominados
    híbridos sp2.
   Os três orbitais híbridos sp 2 situam-se num
    mesmo plano formando ângulos de 120°
    entre si (geometria plana triangular).
   Acontece com C que possua uma dupla
    ligação.
   Num C do tipo sp 2 existirá um orbital p “puro”
    que será responsável pela ligação covalente
    do tipo pi.                             Orbitais/Hibridação
Exemplo de hibridação sp2
H2C=CH2

       Molécula de eteno (etileno).
       Os dois átomos de C encontram-se
        ligados por uma dupla ligação Uma
        ligação sigma sp2-sp2 e uma ligação
        pi).
       Cada átomo de C encontra-se ligado a
        dois átomos de H (duas ligações
        sigma s-sp2).

                                    Orbitais/Hibridação
Hibridização sp 2       H          H
Eteno     H 2C              C C
CH 2                    H          H



 H                          H

        C           C
 H                          H

                            Orbitais/Hibridação
Hibridização sp 2




                C             C




   Observe que a dupla ligação consiste numa
    ligação do tipo σ e outra do tipo π.
                                        Orbitais/Hibridação
HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp2

                      H             H
     Etileno
                          C     C
                      H             H

     Cada carbono é hibrido sp2 . O hidrogênio é 1s.

     Uma ligação da dupla é sp2 - sp2. A outra é p - p.


2p                                                p

                      hibridação


         2s                                sp2        Orbitais/Hibridação
Os ângulos de ligações no
C 2H 4
   Como os átomos centrais são dois
    carbonos de hibridação sp2 o ângulo entre
    as ligações sigma será de ≈ 120°. observe
    que a ligação π é perpendicular ao plano
    que contém a molécula.
   C com uma dupla ligação  hibridação sp2

Numa dupla ligação → uma ligação σ e
 uma ligação p
                                     Orbitais/Hibridação
A Molécula de C 2 H 4
Hibridização sp 2




                        Orbitais/Hibridação
Hibridização sp 3
   É a mistura de 3 orbitais p “puros” com um
    orbital s “puro”, formando 4 novos orbitais
    “híbridos” denominados sp 3 .
   A geometria dos 4 orbitais sp 3 é tetraédrica
    (os 4 orbitais partem do centro do tetraédro
    e dirigem-se, cada um, para um dos
    vértices do tetraédro).
   O ângulo entre os orbitais sp 3 será de
    aprox.109°
   Acontece no C que se liga através de 4
    ligações simples ( o C é tetravalente).
                                            Orbitais/Hibridação
Orbitais Híbridos sp 3




                         Orbitais/Hibridação
Hibridização sp 3




Orbitais/Hibridação
Carbono
   O carbono possui 4 elétrons de
    valência  2s2p2
•   O carbono pode formar ligações
    simples, duplas e triplas.
•    O carbono pode apresentar
    orbitais híbridos do tipo sp, sp2 e
    sp3
    O carbono é tetravalente.
                                 Orbitais/Hibridação
Exemplo de ligação sp 3 -> CH 4

No CH4, os 4 orbitais híbridos sp 3 do C
 se ligam com os orbitais s de 4 átomos
 de H, formando 4 ligações sigma C-H

  [sp3 (C) – 1s (H) ] x 4   ligação σ



                                Orbitais/Hibridação
Metano

   Fórmula molecular do metano:
    CH4
- Lembrando, 4 ligações simples  sp3 ( 4 orbitais
   híbridos). Hidrogênio possui  1s orbital não
   hibridizado.

                                    H

Fórmula estrutural do metano: H     C     H


                                    H         Orbitais/Hibridação
Carbono Hibridizando




        hibridação     sp3
CH 4 - metano


      H




              H
H
          H



                    Orbitais/Hibridação
CH 4 - metano




                Orbitais/Hibridação

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  • 2. Orbitais Região do espaço onde há maior probabilidade de se encontrar elétrons Orbitais
  • 3. Orbitais  Entretanto, os orbitais não representam a posição exata do elétron no espaço, que não pode ser determinada devido a sua natureza ondulatória; apenas delimitam uma região do espaço na qual a probabilidade de encontrar o elétron é elevada  Na formação de pares eletrônicos, ocorre a fusão dos orbitais atômicos, originando o orbital molecular.  Carbono tetraédrico (Le Bel e Van´t Hoff, 1874): “O átomo de Carbono ocupa o centro de um tetraedro regular imaginágio e dirige suas valências para os quatro vértices do tetraedro.” Orbitais
  • 4. Orbital s O orbital s tem simetria esférica ao redor do núcleo. São mostradas duas alternativas de representar a nuvem eletrônica de um orbital s : 1. 2. Em 2, representa o volume esférico no qual o elétron passa a maior Em 1, a probabilidade de encontrar o parte do tempo. elétron (representada pela densidade de pontos) diminui à medida que nos afastamos do núcleo. Orbitais
  • 5. Orbital s z y x Orbitais
  • 6. Orbital p A forma geométrica dos orbitais p é a de duas esferas achatadas até o ponto de contato ( o núcleo atômico ) e orientadas segundo os eixos de coordenadas. Orbitais
  • 7. Orbital p z y x pz orbital px orbital py orbital Orbitais
  • 8. Orbital d Os orbitais d tem uma forma mais diversificada: quatro deles têm forma de 4 lóbulos de sinais alternados ( dois planos nodais, em diferentes orientações espaciais ), e o último é um duplo lóbulo rodeado por um anel ( um duplo cone nodal ). Orbitais
  • 9. Orbital f Os orbitais f apresentam formas ainda mais exóticas, que podem ser derivadas da adição de um plano nodal às formas dos orbitais d . Orbitais
  • 10. Ligações Covalentes  Resultam da sobreposição dos orbitais atômicos dos átomos que participam da ligação.  Os átomos compartilham o par eletrônico existente na ligação.  A ligação covalente pode ser polar ou apolar, que será visto posteriormente.  Podem ser do tipo sigma ou pi. Orbitais
  • 12. Ligações simples 1. Tetraedros ligados por um vértice Ex: etano ⇒ H3C CH3 Orbitais
  • 13. Ligações duplas 2. Tetraedros ligados por uma aresta Ex: eteno ⇒ H2C CH2 Orbitais
  • 14. Ligações triplas 3. Tetraedros ligados por uma face Ex: etino ⇒ HC CH H C C H Orbitais
  • 15. Hibridação/Orbitais Orbitais/Hibridação
  • 16. Hibridação ou Hibridização Consiste na mistura de orbitais atômicos puros. São 3 tipos: sp3, sp2, sp.  hibridização "sp" é um orbital híbrido construído de um orbital "s" e um orbital "p". Orbitais/Hibridação
  • 17. Ligação sp  É a mistura de um orbital s com 1 orbital p, produzindo dois novos orbitais denominados híbridos sp.  Os orbitais híbridos sp formam um ângulo de 180° entre si.  A geometria molecular será linear.  Surge em C com duas duplas ou C com uma tripla ligação.  Numa tripla ligação teremos uma ligação sigma e duas pi (porção inferior da molécula) Orbitais/Hibridação
  • 18. Hibridização sp Ex: Etino (Acetileno) C 2H 2  Etino (acetileno)  Em torno dos átomos de C existem dois orbitais híbridos sp e dois orbitais p “puros”.  Os dois orbitais híbridos se ligarão através de ligações sigma s-sp (H-C) e sigma sp-sp(C-C).  Os dois orbitais p de cada carbono se ligarão produzindo duas ligações pi entre os carbonos (resultando numa tripla ligação entre os dois carbonos).  Liga tripla → uma ligação σ e duas ligações π Orbitais/Hibridação
  • 19. Hibridização sp Ex: Etino (Acetileno) C 2H 2 • Fórmula estrutural do acetileno H C C H  Cada átomo de carbono é um híbrido sp. Os hidrogênios possuem orbitais 1s, não hibridizados. 2p 2p hibridação sp 2s Observe que a tripla ligação consiste de uma σ e 2π As duas ligações π provem dos orbitais p, não hibridizados. Orbitais/Hibridação
  • 20. Hibridização sp Ex: Etino (Acetileno) C 2 H 2 H C C H H C C H Orbitais/Hibridação
  • 21. Molécula de C 2 H 2 Orbitais/Hibridação
  • 22. Hibridação sp Etino (Acetileno)  C2H2 Orbitais/Hibridação
  • 23. Tipos de ligações no C 2 H 2  No acetileno existem 3 tipos de ligações: ligações sigma s-sp; ligação sigma sp-sp; ligações pi  [sp (C 1 ) – 1s (H) ] x 2 tipo σ  [sp (C 1 ) – sp (C 2 ) ] tipo σ  [2p (C 1 ) – 2p (C 2 ) ] tipo π y y  [2pz (C 1 ) – 2pz (C 2 ) ] tipo π Orbitais/Hibridação
  • 24. Hibridização sp 2  É a mistura de um orbital s com dois orbitais p (pertencentes a um mesmo átomo), resultando em 3 novos orbitais denominados híbridos sp2.  Os três orbitais híbridos sp 2 situam-se num mesmo plano formando ângulos de 120° entre si (geometria plana triangular).  Acontece com C que possua uma dupla ligação.  Num C do tipo sp 2 existirá um orbital p “puro” que será responsável pela ligação covalente do tipo pi. Orbitais/Hibridação
  • 25. Exemplo de hibridação sp2 H2C=CH2  Molécula de eteno (etileno).  Os dois átomos de C encontram-se ligados por uma dupla ligação Uma ligação sigma sp2-sp2 e uma ligação pi).  Cada átomo de C encontra-se ligado a dois átomos de H (duas ligações sigma s-sp2). Orbitais/Hibridação
  • 26. Hibridização sp 2 H H Eteno H 2C C C CH 2 H H H H C C H H Orbitais/Hibridação
  • 27. Hibridização sp 2 C C  Observe que a dupla ligação consiste numa ligação do tipo σ e outra do tipo π. Orbitais/Hibridação
  • 28. HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp2 H H Etileno C C H H Cada carbono é hibrido sp2 . O hidrogênio é 1s. Uma ligação da dupla é sp2 - sp2. A outra é p - p. 2p p hibridação 2s sp2 Orbitais/Hibridação
  • 29. Os ângulos de ligações no C 2H 4  Como os átomos centrais são dois carbonos de hibridação sp2 o ângulo entre as ligações sigma será de ≈ 120°. observe que a ligação π é perpendicular ao plano que contém a molécula.  C com uma dupla ligação  hibridação sp2 Numa dupla ligação → uma ligação σ e uma ligação p Orbitais/Hibridação
  • 30. A Molécula de C 2 H 4 Hibridização sp 2 Orbitais/Hibridação
  • 31. Hibridização sp 3  É a mistura de 3 orbitais p “puros” com um orbital s “puro”, formando 4 novos orbitais “híbridos” denominados sp 3 .  A geometria dos 4 orbitais sp 3 é tetraédrica (os 4 orbitais partem do centro do tetraédro e dirigem-se, cada um, para um dos vértices do tetraédro).  O ângulo entre os orbitais sp 3 será de aprox.109°  Acontece no C que se liga através de 4 ligações simples ( o C é tetravalente). Orbitais/Hibridação
  • 32. Orbitais Híbridos sp 3 Orbitais/Hibridação
  • 34. Carbono  O carbono possui 4 elétrons de valência  2s2p2 • O carbono pode formar ligações simples, duplas e triplas. • O carbono pode apresentar orbitais híbridos do tipo sp, sp2 e sp3  O carbono é tetravalente. Orbitais/Hibridação
  • 35. Exemplo de ligação sp 3 -> CH 4 No CH4, os 4 orbitais híbridos sp 3 do C se ligam com os orbitais s de 4 átomos de H, formando 4 ligações sigma C-H [sp3 (C) – 1s (H) ] x 4 ligação σ Orbitais/Hibridação
  • 36. Metano  Fórmula molecular do metano: CH4 - Lembrando, 4 ligações simples  sp3 ( 4 orbitais híbridos). Hidrogênio possui  1s orbital não hibridizado. H Fórmula estrutural do metano: H C H H Orbitais/Hibridação
  • 37. Carbono Hibridizando hibridação sp3
  • 38. CH 4 - metano H H H H Orbitais/Hibridação
  • 39. CH 4 - metano Orbitais/Hibridação