Por que a barreira de rotação de uma ligação sigma é tão inferior à barreira de rotação de uma ligação pi?
Passo 1
Beleza, cara! O enunciado pergunta por que girar em torno de uma ligação σ (sigma) é muito “de boa” em termos de energia, enquanto girar em torno de uma ligação π (pi) é quase impossível sem gastar MUITA energia. Então o assunto é química orgânica: ligações covalentes, tipos de sobreposição orbital e barreira de rotação. Para entender isso, vamos precisar saber o que é uma ligação σ e uma ligação π, como ficam os orbitais quando a gente gira a molécula, e por que isso afeta a energia.
Passo 2
Primeiro, ligações σ vêm da sobreposição “frontal” de orbitais (por exemplo,
–
ou
–
). Imagina dois tubos alinhados: você põe um em cima do outro e eles se misturam bem. Se você gira um tubo em torno do eixo que passa pelo centro da ligação, essa sobreposição frontal quase não muda. Logo, a energia da ligação continua praticamente a mesma e a barreira de rotação é muito baixa (alguns poucos
).
Passo 3
Já ligações π são de sobreposição “lateral” de orbitais
(por exemplo, em uma dupla ligação C=C temos uma σ e uma π). Esses orbitais
ficam paralelos um ao outro, tipo duas pranchas lado a lado. Se você gira um carbono em torno da ligação, essa sobreposição lateral some: as pranchas se cruzam e não se “pegam” mais. Isso quebra a ligação π e aumenta muito a energia da molécula (por volta de
para eteno).
Passo 4
Resumindo, a barreira de rotação é só a diferença de energia entre a conformação “normal” e a conformação “girada”. Para σ,
é baixíssimo porque a sobreposição quase não muda ao girar. Para π,
é enorme porque a sobreposição lateral some completamente, exigindo destruir a ligação π antes de girar.
Resposta
Por causa do tipo de sobreposição orbital: a ligação σ usa sobreposição frontal que mal é afetada pela rotação (baixa barreira, poucos
), enquanto a π depende de sobreposição lateral que se perde ao girar, exigindo muito mais energia (céls de
), fazendo sua barreira de rotação muito maior.