10- Apresente a formação de todas as ligações na molécula do ligante ciano (
), empregando-se os preceitos da TLV. Apresente a estrutura da molécula, representando as ligações sigma e pi presentes. DADOS: C Z=6, N Z=7.
Passo 1
O enunciado pede, usando a teoria de ligação de valência (TLV), a descrição completa das ligações na espécie
. Vamos identificar o número de elétrons de valência, determinar a hibridização de cada átomo e mostrar como se formam as ligações
e
.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência na molécula
:
– Carbono tem 4 elétrons de valência.
– Nitrogênio tem 5 elétrons de valência.
– A carga adiciona 1 elétron extra.
Logo o total é
– Carbono tem 4 elétrons de valência.
– Nitrogênio tem 5 elétrons de valência.
– A carga
Logo o total é
Para maximizar o número de ligações múltiplas e satisfazer octetos, propomos uma ligação tripla entre C e N, deixando um par isolado em cada átomo.
Passo 3
Hibridização de cada átomo:
Para formar a ligação tripla, cada átomo usa hibridização .
– No carbono hibridizado , há dois orbitais
e dois orbitais
puros.
– No nitrogênio também há dois orbitais e dois
puros.
Os orbitais ficam alinhados ao longo do eixo C–N e os dois orbitais
puros (chamados
e
) ficam perpendiculares a esse eixo.
Para formar a ligação tripla, cada átomo usa hibridização
– No carbono hibridizado
– No nitrogênio também há dois orbitais
Os orbitais
Passo 4
Formação da ligação
:
Um orbital do carbono se sobrepõe axialmente a um orbital
do nitrogênio, formando a ligação
C–N. Esse par de elétrons consome 2 dos 10 elétrons de valência.
Um orbital
Passo 5
Formação das duas ligações
:
Cada átomo ainda tem dois orbitais não hibridizados.
– O primeiro par de orbitais (digamos
) forma uma ligação
por sobreposição lateral.
– O segundo par forma a segunda ligação
de modo análogo.
Cada ligação usa mais 2 elétrons, totalizando 4 elétrons para as duas
.
Cada átomo ainda tem dois orbitais
– O primeiro par de orbitais
– O segundo par
Cada ligação
Passo 6
Distribuição dos elétrons restantes como pares isolados:
Dos 10 elétrons totais, 2 vão para a e 4 para as duas
, sobrando 4 elétrons. Destes, 2 ocupam o segundo orbital
do carbono e 2 ocupam o segundo orbital
do nitrogênio, cada um como par isolado. A carga negativa final fica localizada preferencialmente no carbono.
Dos 10 elétrons totais, 2 vão para a
Resposta
A estrutura de
segundo TLV é uma ligação tripla C≡N com distribuição de pares isolados conforme abaixo:
Carbono: dois orbitais
(um forma
, o outro contém par isolado), dois
formam 2
.
Nitrogênio: dois orbitais (um forma
, o outro contém par isolado), dois
formam 2
.
Nitrogênio: dois orbitais
Representação esquemática indicando ligações:
onde “–” é a ligação
(sobreposição
–
) e cada “=” paralelo representa uma ligação
(sobreposições
–
e
–
).