50- (Chang 2013) Quais são os orbitais híbridos dos átomos de carbono nas seguintes moléculas?
Passo 1
O enunciado pede: “Quais são os orbitais híbridos dos átomos de carbono na molécula
?”\n
Informações dadas no enunciado:
é a fórmula da molécula (propileno/propena). Temos três átomos de carbono que precisamos analisar: o carbono ligado a três hidrogênios (à esquerda), o carbono do meio (participando da dupla ligação) e o carbono terminal da dupla ligação (à direita). Não há pares isolados nos carbonos nessa molécula (carbono normalmente não tem pares isolados quando forma quatro ligações ou menos).
Informações dadas no enunciado:
Passo 2
Conceito que vamos usar (explicado passo a passo): como decidir a hibridação de um átomo de carbono.\n
- A regra prática: contamos as “regiões” ou “domínios” de densidade eletrônica ao redor do átomo. Cada região pode ser uma ligação sigma (uma ligação simples, ou a parte sigma de uma ligação dupla/tripla) ou um par isolado. Em carbono nesta molécula não há pares isolados, então só contamos ligações sigma.\n
- A partir do número de regiões determinamos a hibridação:
(geometria tetraédrica, ~ );
(geometria trigonal plana, ~ );
(geometria linear, ~ ).\n - Observação importante sobre ligações duplas: uma ligação dupla entre dois carbonos tem uma componente sigma (conta como 1 região) e uma componente pi (formada por sobreposição de orbitais
não hibridizados). Ao contar regiões para hibridização, contamos apenas a componente sigma (ou seja, a ligação dupla contribui com 1 região).
Passo 3
Identificação e rotulagem dos carbonos para ficar claro: vou chamar os carbonos de
(o da esquerda,
),
(o do meio, ligado por dupla à direita) e
(o terminal da dupla,
). A molécula é
=
–
=
.
Passo 4
Análise do
(carbono do grupo metila
):\n
- Ligações:
está ligado a três hidrogênios ( ligações ) e a por uma ligação simples ( ligação ).\n - Total de regiões (sigma + pares isolados):
.\n - Pela regra:
regiões hibridação .\n
Explicação didática: ter 4 regiões significa que o carbono monta quatro orbitais híbridosque apontam para os vértices de um tetraedro, cada um formando uma ligação sigma com um H ou com o outro carbono. Exemplo paralelo: (metano) também tem .
Passo 5
Análise do
(carbono do meio, participando da dupla ligação):\n
- Ligações:
está ligado a por uma ligação simples (uma ), a por uma ligação dupla (que contribui com uma e uma ) e a um hidrogênio ( ligação ).\n - Ao contar regiões para hibridização contamos apenas as componentes
: são , (da dupla) e → total regiões.\n - Pela regra:
regiões hibridação .\n
Explicação didática: isso significa queusa três orbitais híbridos para formar os três sigmas (com , e H) dispostos num plano trigonal; o orbital restante, não hibridizado, fica perpendicular ao plano e participa da formação da ligação com . Um exemplo paralelo: em (eteno) ambos os carbonos da dupla são .
Passo 6
Análise do
(carbono terminal da dupla,
):\n
- Ligações:
está ligado a por uma ligação dupla (uma + uma ) e a dois hidrogênios (duas ).\n - Contagem de regiões (sigma):
+ + = regiões.\n - Pela regra:
regiões hibridação .\n
Explicação didática:tem também um orbital não hibridizado que se sobrepõe com o de para formar a ligação da dupla. Geometricamente, e e os hidrogênios ligados a eles ficam em um mesmo plano (plano trigonal em cada carbono da dupla).
Passo 7
Resumo conceitual final e pequena justificativa extra (para fixar):\n
- O fato de haver uma ligação dupla entre
e é o que faz ambos terem apenas três regiões de sigma, levando a . A ligação não entra na contagem de regiões porque ela é formada por orbitais não-hibridizados.\n - Exemplos rápidos para comparação: metano
→ (4 sigmas); eteno → ambos (cada carbono tem 3 sigmas); etino → ambos (cada carbono tem 2 sigmas).