Carbenos são espécies orgânicas reativas com seis elétrons em sua camada de valência. Foram identificadas duas formas para o carbeno mais simples (
): uma com uma distribuição eletrônica contendo um par de elétrons isolado (
), chamado singleto, e outra com 2 elétrons desemparelhados, chamado tripleto (
). Comparando o
singleto com o
tripleto, qual deve exibir maior ângulo de ligação (H-C-H)? Justifique sua resposta.
Passo 1
O enunciado diz que o carbeno mais simples
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 . Para resolver, vamos usar a teoria VSEPR e conceitos de hibridização.
– 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
Passo 2
No singleto de
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
, mas como um par isolado exerce maior repulsão que um par ligante, o ângulo H–C–H é comprimido para algo em torno de
. Alternativamente, em termos de hibridização o carbono é aproximadamente
, com o par isolado ocupando um dos orbitais híbridos.
Passo 3
No tripleto de
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
. Na prática, efeitos de repulsão com os elétrons em \emph{p} reduzem um pouco esse valor (cerca de
em cálculos), mas ainda fica bem maior que no singleto. Em hibridização, o carbono é aproximadamente
.
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
tripleto exibe maior
.
Resposta
O carbeno
tripleto apresenta maior ângulo de ligação
do que o
singleto, pois a ausência de par isolado no carbono reduz repulsões extras e favorece um ângulo mais aberto.