Para um carbono com hibridizações s p, s p^{2} e s p^{3}, responda:
a) ângulo entre as ligações \sigma.
b) conformação espacial.
c) ocorre em carbonos com ligação \qquad
d) O que é uma ligação sigma e o que é uma ligação pi?

Passo 1

O enunciado pede, para carbonos em hibridizações \mathrm{sp}, \mathrm{sp^2} e \mathrm{sp^3}, suas (a) medidas de ângulo entre ligações \sigma, (b) conformações espaciais, (c) tipos de ligação em que ocorrem e (d) definição de ligações \sigma e \pi. O conteúdo é hibridação de orbital atômico e geometria molecular.

Passo 2

Hibridação \mathrm{sp}: dois orbitais híbridos resultam da combinação de um orbital s e um orbital p, sobrando dois orbitais p puros. A geometria é linear, pois os dois híbridos se posicionam em extremos opostos do eixo.
– Ângulo entre ligações \sigma:
180^\circ
– Conformação espacial: linear.
– Ocorre em carbonos com ligação tripla (ou em carbonos de alcinos).

Passo 3

Hibridação \mathrm{sp^2}: três orbitais híbridos resultam da combinação de um orbital s e dois orbitais p, sobrando um orbital p puro. Os três híbridos formam um plano.
– Ângulo entre ligações \sigma:
120^\circ
– Conformação espacial: trigonal plana.
– Ocorre em carbonos com ligação dupla (ou em carbonos de alcenos).

Passo 4

Hibridação \mathrm{sp^3}: quatro orbitais híbridos resultam da combinação de um orbital s e três orbitais p. Eles se orientam nos vértices de um tetraedro.
– Ângulo entre ligações \sigma:
\approx 109,5^\circ
– Conformação espacial: tetraédrica.
– Ocorre em carbonos com ligações simples (alcanos).

Passo 5

Ligação \sigma e ligação \pi:
– Ligação \sigma: resultante do solapamento frontal (eixo internuclear) de orbitais atômicos (ou híbridos). É mais forte e permite rotação livre em torno do eixo da ligação.
– Ligação \pi: resultante do solapamento lateral de orbitais p não hibridizados, formando nuvens acima e abaixo do eixo internuclear. É mais fraca que a \sigma e impede rotação livre.

Resposta

a) ângulo entre ligações \sigma:
sp: 180^\circ
s p^{2}: 120^\circ
s p^{3}: \approx109,5^\circ b) conformação espacial:
sp: linear
s p^{2}: trigonal plana
s p^{3}: tetraédrica
c) ocorre em carbonos com ligação:
sp: tripla
s p^{2}: dupla
s p^{3}: simples
d)
Ligação \sigma: solapamento frontal de orbitais, forte e com rotação livre.
Ligação \pi: solapamento lateral de orbitais p, mais fraca e sem rotação livre.

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