Carbenos são espécies orgânicas reativas com seis elétrons em sua camada de valência. Foram identificadas duas formas para o carbeno mais simples ( \mathrm{CH}_{2}): uma com uma distribuição eletrônica contendo um par de elétrons isolado ( \mathrm{CH}_{2}), chamado singleto, e outra com 2 elétrons desemparelhados, chamado tripleto ( \mathrm{CH}_{2}). Comparando o \mathrm{CH}_{2} singleto com o \mathrm{CH}_{2} tripleto, qual deve exibir maior ângulo de ligação (H-C-H)? Justifique sua resposta.

Passo 1

O enunciado diz que o carbeno mais simples \mathrm{CH}_2 existe em duas formas:
singleto, com um par isolado e um orbital vazio;
tripleto, com dois elétrons desemparelhados em orbitais \emph{p}.
A questão pergunta qual forma apresenta maior ângulo de ligação \angle(\mathrm{H}-\mathrm{C}-\mathrm{H}). Para resolver, vamos usar a teoria VSEPR e conceitos de hibridização.

Passo 2

No singleto de \mathrm{CH}_2 há três regiões de densidade eletrônica ao redor do C: duas ligações C–H e um par isolado. Segundo VSEPR isso gera uma geometria trigonal plana ideal de \,120^\circ, mas como um par isolado exerce maior repulsão que um par ligante, o ângulo H–C–H é comprimido para algo em torno de \,102^\circ. Alternativamente, em termos de hibridização o carbono é aproximadamente \mathrm{sp}^2, com o par isolado ocupando um dos orbitais híbridos.

Passo 3

No tripleto de \mathrm{CH}_2 existem apenas duas ligações C–H que contam para a forma molecular (os dois elétrons desemparelhados ocupam orbitais \emph{p} puros e não definem grupos de elétrons em VSEPR). Então a geometria ideal é linear de \,180^\circ. Na prática, efeitos de repulsão com os elétrons em \emph{p} reduzem um pouco esse valor (cerca de \,133^\circ em cálculos), mas ainda fica bem maior que no singleto. Em hibridização, o carbono é aproximadamente \mathrm{sp}.

Passo 4

Comparando as duas formas, o singleto tem um par isolado que comprime o ângulo H–C–H, enquanto o tripleto não tem esse par isolado sobre o carbono e adota uma aproximação linear muito mais aberta. Portanto, o \mathrm{CH}_2 tripleto exibe maior \angle(\mathrm{H}-\mathrm{C}-\mathrm{H}).

Resposta

O carbeno \mathrm{CH}_2 tripleto apresenta maior ângulo de ligação \angle(\mathrm{H}-\mathrm{C}-\mathrm{H}) do que o \mathrm{CH}_2 singleto, pois a ausência de par isolado no carbono reduz repulsões extras e favorece um ângulo mais aberto.

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