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, sp^2 sp^2 ou sp^3 sp^3). 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 rm kJ/mol).

Passo 3

Já ligações π são de sobreposição “lateral” de orbitais p (por exemplo, em uma dupla ligação C=C temos uma σ e uma π). Esses orbitais p 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 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, De é baixíssimo porque a sobreposição quase não muda ao girar. Para π, De 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 rm kJ/mol), enquanto a π depende de sobreposição lateral que se perde ao girar, exigindo muito mais energia (céls de sim60rmkJ/mol), fazendo sua barreira de rotação muito maior.

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