O que caracteriza uma ligação
e uma ligação
? Qual combinação de orbitais dá origem a uma ligação
e a uma ligação
?
Passo 1
O enunciado faz duas perguntas claras:
- O que caracteriza uma ligação
e uma ligação ? - Que combinações de orbitais atômicos dão origem a uma ligação
e a uma ligação ?
Informações implícitas que vamos usar (não foi dado mais nada pelo enunciado):
- Há um eixo que une os dois núcleos (chamado eixo internuclear).
- Orbitais atômicos têm orientações espaciais (por exemplo:
, , , , etc.) que determinam o tipo de sobreposição entre eles.
Passo 2
Noções básicas e linguagem: orbitais e sobreposição — o que isso significa?
- Um orbital atômico
é uma função que descreve a densidade eletrônica em torno de um átomo. Exemplos: (orbital ), (orbital ), etc. - Quando dois átomos se aproximam, seus orbitais podem “se sobrepor” e formar orbitais moleculares (MOs) por combinações lineares:
(construtiva) e (destrutiva). - Para decidir se a sobreposição gera
ou , o elemento-chave é a orientação da sobreposição em relação ao eixo internuclear (o eixo que liga os dois núcleos). Vou chamar esse eixo de eixo — então orbitais apontando ao longo dele serão notados como , , etc.
Passo 3
Característica fundamental da ligação
- Definição visual e simetria: uma ligação
tem densidade eletrônica concentrada ao longo do eixo internuclear; a distribuição eletrônica é cilíndrica em torno desse eixo (ou seja, se girar a molécula em torno do eixo, a densidade não muda). - Tipo de sobreposição: ocorre por sobreposição “head-on” (frente a frente) das partes dos orbitais que estão alinhadas com o eixo internuclear.
- Consequência prática: a sobreposição head-on geralmente gera maior extensão de sobreposição
(overlap integral) e, portanto, ligação costuma ser mais forte (mais estabilizadora) que a equivalente. - Molecular orbitals: a combinação construtiva ao longo do eixo forma
(ligante) e a combinação destrutiva forma (antiligante).
Passo 4
Característica fundamental da ligação
- Definição visual e simetria: uma ligação
tem densidade eletrônica acima e abaixo (ou à esquerda e à direita) do eixo internuclear; existe um plano nodal que contém o eixo internuclear onde a função de onda muda de sinal. - Tipo de sobreposição: ocorre por sobreposição “side-on” (lateral) entre lobos de orbitais perpendiculares ao eixo internuclear — ou seja, os lobos se encontram ao lado do eixo, não ao longo dele.
- Consequência prática: a sobreposição lateral é normalmente menor que a head-on, então
costuma ser mais fraca que . A presença de uma impede rotação livre em torno da ligação dupla/tripla (porque a rotação rompe a sobreposição lateral).
Passo 5
Como reconhecer na prova (receita prática)
- Passo A: desenhe ou imagine o eixo internuclear (eixo
). - Passo B: veja a orientação dos orbitais envolvidos. Se os lobos que se sobrepõem apontam ao longo do eixo -> sobreposição head-on ->
. Se os lobos apontam perpendicularmente ao eixo e se sobrepõem lateralmente -> . - Dica rápida: qualquer combinação que resulte em simetria cilíndrica em torno do eixo é
; se houver um plano nodal que passe pelo eixo, é .
Passo 6
Quais combinações de orbitais dão origem a uma ligação
— lista e explicação
-
com : — exemplo clássico: ( ) forma uma . -
com (ou outro orientado ao longo do eixo): . Aqui é o orbital cujo lobo aponta ao longo do eixo internuclear. -
com : — head-on entre dois alinhados ao eixo. - Orbitais
com componente ao longo do eixo: por exemplo ou , ou . Todos estes têm lobos ao longo do eixo e podem formar . - Regra geral: qualquer orbital que tenha densidade ao longo do eixo internuclear pode participar de uma
.
Passo 7
Quais combinações de orbitais dão origem a uma ligação
— lista e explicação
-
ou (assumindo que o eixo internuclear é ): e formam . Essas duas são degenerateis num par de perpendiculares. -
e : orbitais com lobos que se sobrepõem lateralmente também formam . - Regra geral: combinações de orbitais cuja sobreposição ocorre lateralmente (perpendicular ao eixo internuclear) produzem
.
Passo 8
Ligação múltipla e exemplos concretos (ajuda pra decorar)
- Uma ligação dupla consiste em uma
+ uma . Ex.: para a ligação na eteno, a vem de sobreposição (head-on) e a vem de lateral ( não-hibridizado, perpendicular ao plano). - Uma ligação tripla (ex.:
em
) tem uma + duas (duas perpendiculares formadas por e ). Na maior parte dos casos a é a mais forte das três por causa do maior overlap. - Exemplo simples:
— ligação feita por .
Passo 9
Resumo prático (como responder rápido na prova)
- “Sigma = overlap frontal ao longo do eixo internuclear, simetria cilíndrica; combinações típicas:
.” - “Pi = overlap lateral, densidade acima/abaixo do eixo e plano nodal que contém o eixo; combinações típicas:
.” - Bônus prático: para identificar, sempre alinhe um eixo e veja se a sobreposição é ‘head-on’ (sigma) ou ‘side-on’ (pi). Você consegue isso desenhando os orbitais rapidamente.
Resposta
Uma ligação
é caracterizada por sobreposição frontal (head-on) ao longo do eixo internuclear, possui simetria cilíndrica em torno desse eixo e não tem plano nodal que contenha o eixo; uma ligação
é caracterizada por sobreposição lateral (side-on), tem densidade eletrônica acima/abaixo do eixo e possui um plano nodal que contém o eixo internuclear.
Combinações típicas que originam :
(qualquer orbital com componente ao longo do eixo).
Combinações típicas que originam :
(sobreposição lateral perpendicular ao eixo).
Combinações típicas que originam
Combinações típicas que originam