O documento discute conceitos de geometria molecular, hibridação de orbitais e ligações químicas. Explica como a hibridação sp, sp2 e sp3 dos átomos de carbono determina a geometria molecular de compostos como metano, etano, eteno e acetileno. Também aborda como a diferença de eletronegatividade entre átomos gera polaridade em moléculas como o fluoreto de hidrogênio.

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LIGAÇÃO QUÍMICA NO CARBONO
GEOMETRIA MOLECULAR
HIBRIDAÇÃO
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Geometria molecular
• O arranjo tri-dimensional dos átomos numa
molécula → geometria molecular
• A teoria da repulsão dos pares de electrões
(ligantes e anti-ligantes) procura explicar o arranjo
dos átomos numa molécula.

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Teoria da repulsão electrónica
• Electrões são cargas negativas, repelem-se
mutuamente.
• Os electrões ocupam posições espaciais de modo a
minimizar o efeito das suas repulsões (de modo a
ficar o mais afastados possível uns dos outros).
• Num átomo os electrões distribuem-se por espaços
chamados orbitais (máximo de 2e numa orbital).
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ORBITAL s
Simetria esférica x
y
z
ORBITAIS p
pz orbital py orbitalpx orbital
z
x
y

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Ligações covalentes
• Resultam da sobreposição das orbitais atómicas dos
átomos que participam na ligação.
• Os átomos partilham o par de eletrões que forma a
ligação.
• A ligação covalente pode ser polar ou apolar.
• Podem ser do tipo sigma (σ) ou pi (π), conforme a sua
simetria.
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A molécula de H2
• Caracterizada por uma ligação covalente simples
resultante da sobreposição de duas orbitais 1s, uma
de cada átomo de hidrogénio.
• A ligação tem uma simetria cilíndrica sobre o eixo
que une o centro dos dois átomos - ligação σ.
• A ligação no H2 (H-H) pode ser resumida em:
1s (H) – 1s(H) ligação σ

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A ligação covalente no H2
• A ligação sigma resulta da combinação de duas
orbitais s
Simetria cilíndrica
da ligação sigma
H H H H
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CadaCada áátomotomo de Hde H apresentaapresenta 11 electrãoelectrão nana orbitalorbital
1s1s. Este. Este electrãoelectrão sentesente aa atracatracççãoão dodo protãoprotão
existenteexistente nono nnúúcleocleo dodo áátomotomo de H.de H.
QuandoQuando doisdois áátomostomos de H sede H se aproximamaproximam, o, o electrãoelectrão
dede cadacada áátomotomo comecomeççaa aa sentirsentir aa forforççaa atrativaatrativa dosdos
protõesprotões de ambosde ambos osos nnúúcleoscleos..
NaNa molmolééculacula de Hde H22 asas duasduas orbitaisorbitais atatóómicasmicas 1s1s
dãodão origemorigem aa umauma orbital molecularorbital molecular queque
correspondecorresponde aa umauma regiãoregião comcom igualigual probabilidadeprobabilidade
dede encontrarencontrar qualquerqualquer um dosum dos doisdois electrõeselectrões queque
formamformam aa ligaligaççãoão covalentecovalente..

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GEOMETRIA MOLECULAR
• Muitas propriedades (ex:reatividade) das moléculas
estão relacionados com sua forma.
• A forma depende do ângulo das ligações e do
comprimento das ligações.
• Utiliza-se o conceito de hibridação dos átomos
numa molécula para explicar a forma dessa
molécula.
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Hibridação de orbitais atómicas
• É a combinação de orbitais atómicas de energia
próxima e simetria diferente, originando novas
orbitais, iguais entre si, mas diferentes das orbitais
originais.
• As novas orbitais atómicas, denominadas orbitais
híbridas, são diferentes em geometria (forma) e na
sua energia.
• O número de orbitais híbridas obtidas é igual ao das
orbitais de partida.

6. 30-09-2007
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ORBITAIS ANTES DA
HIBRIDAÇÃO
orbital px
orbital pz
z
x
orbital py
y
Orbital s hibridação
x
z
ORBITAIS APÓS
HIBRIDAÇÃO (sp3)
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Hibridização sp3
• É a combinação de 3 orbitais p “puras” com uma orbital s
“pura”, formando 4 novas orbitais “híbridas” denominadas
sp3.
• A geometria dos 4 orbitais sp3 é tetraédrica (as 4 orbitais
partem do centro do tetraedro e dirigem-se, cada uma, para
um dos vértices do tetraedro).
• O ângulo entre as orbitais sp3 é de aprox.109°
• Acontece no C, que possui 4 electrões de valência
distribuídos por 1 orbital s e 3 p (px, py e pz), que o levam a
estabelecer no máximo 4 ligações simples (o C é
tetravalente).

7. 30-09-2007
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C
O carbono possui 4 electrões de valência 2s2 2p2
(é tetravalente).
.
. .
.
O carbono pode formar ligações simples, duplas e
triplas.
O carbono pode apresentar orbitais híbridas do tipo
sp, sp2 e sp3
2s ↑↓ 2px ↑ 2py ↑ 2pz
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2p
2s
hibridação sp3

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Hibridação sp2
• É a combinação de uma orbital s com duas orbitais p
(pertencentes ao mesmo átomo), resultando em 3 novas
orbitais denominadas híbridas sp2.
• As três orbitais híbridas sp2 situam-se no mesmo plano
formando ângulos de 120° entre si (geometria triangular
plana).
• Explica a formação de ligações duplas no C.
• Num C do tipo sp2 existirá uma orbital p “pura” que será
responsável pela ligação covalente do tipo pi.

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HIBRIDAÇÃO sp2 DO CARBONO
Eteno
(etileno)
C C
H
H
H
H
No etileno, cada carbono é hibrido sp2 . O hidrogénio é 1s.
Uma das ligações C-C é sp2 - sp2. A outra é p - p.
2p
2s
hibridação
2p
sp2
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No etileno, a ligação dupla é
formada pela combinação de
duas orbitais sp2, uma de cada C,
formando uma orbital molecular
de simetria σ, e pela combinação
de duas orbitais p, uma de cada
C, formando uma orbital molecular
do tipo π.
1 orbital de simetria s e 3
orbitais de simetria p
3 orbitais de simetria sp e 1
orbital de simetria p
sp2
C C
H
H
H
H

10. 30-09-2007
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Os ângulos de ligações no C2H4
• Como os átomos centrais são dois carbonos com
hibridação sp2 o ângulo entre as ligações sigma será de ≈
120°. A ligação π é perpendicular ao plano da molécula.
• C com uma dupla ligação hibridação sp2
Numa ligação dupla → uma ligação σ e uma ligação π
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11. 30-09-2007
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C N
H
H H
C O
H
H
OUTRAS MOLÉCULAS TRIANGULARES PLANAS
hibridação sp2 geometria triangular plana
H
H
H
H
H
H
neste exemplo, cada
carbono é sp2
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Hibridação sp
• É a combinação de uma orbital s com 1 orbital p, formando duas
novas orbitais denominadas híbridas sp.
• As orbitais híbridas sp formam um ângulo de 180° entre si.
• A geometria molecular é linear.
• Explica a formação de duas ligações duplas no C ou de uma
ligação tripla.
• Numa ligação tripla formam-se uma ligação sigma e duas pi.

12. 30-09-2007
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Fórmula estrutural do acetileno C CH H
Cada átomo de carbono é um híbrido sp.
Os hidrogénios têm orbitais 1s, não hibridas.
2p
2s
hibridação
2p
sp
A ligação tripla é formada por uma σ e duas π .
As duas ligações π resultam da combinação de orbitais p não
hibridas.
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Exemplo de hibridação sp C2H2
• Etino (acetileno)
• Em torno dos átomos de C formam-se duas orbitais híbridas sp e duas
orbitais p “puras”.
• As duas orbitais híbridas do C formam uma orbital molecular de simetria
sigma por combinação de uma s (H) e de uma sp (C) e outra também de
simetria sigma por combinação de duas sp (C-C).
• As duas orbitais p de cada carbono combinam-se para formar duas ligações
pi entre os carbonos (resultando numa ligação tripla entre os dois carbonos).
• Ligação tripla → uma ligação σ e duas ligações π

13. 30-09-2007
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A Molécula de C2H2
CCH H
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Momento dipolar
• A molécula de HF tem uma ligação polar –
devido a diferença de eletronegatividade
existente entre o F e o H.
• A forma da molécula e a grandeza do dipolo
explicam a polaridade total da molécula.
δ+H-Fδ−

14. 30-09-2007
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Momento dipolar e geometria
• Moléculas diatómicas homonucleares → não
apresentam momento dipolar (O2, F2, Cl2, etc)
• Moléculas triatómicas ou maiores ( dependem
do efeito resultante de todas ligações polares
existentes na molécula).
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O momento dipolar depende da geometria
da molécula

15. 30-09-2007
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Mais exemplos polaridade e geometria