Em certas condições a molécula de metileno,
, pode ser detectada. Descreva a ligação nesta molécula. Utilize o conceito de hibridização de orbitais para justificar a formação das ligações químicas nesta molécula.
Passo 1
O enunciado pede para descrever as ligações na molécula de metileno
usando hibridização de orbitais. O conteúdo aplicado é a teoria de hibridização de orbitais atômicos para explicar como o carbono se liga aos dois átomos de hidrogênio e onde ficam os elétrons não ligantes.
Passo 2
Primeiro identificamos o carbono isolado: ele tem configuração eletrônica de valência
, ou seja, quatro elétrons no nível de valência. Na molécula de metileno livre (carbeno) o estado fundamental é o triplete, no qual há dois elétrons não emparelhados.
Passo 3
Para formar duas ligações
com os dois hidrogênios e acomodar os dois elétrons não emparelhados, o carbono sofre hibridização
. Isso gera dois orbitais híbridos
(cada um contendo um elétron) e deixa dois orbitais
puros, cada um com um elétron.
Cada orbital híbrido do carbono se sobrepõe ao orbital
de um átomo de hidrogênio, formando duas ligações
do tipo
. Os dois orbitais
não hibridizados permanecem perpendicularmente ortogonais ao eixo das ligações
e carregam cada um um elétron não emparelhado, conferindo ao carbeno o estado triplete.
Cada orbital híbrido
Passo 4
Em condições especiais, pode existir o estado singlete do carbeno, em que o carbono faz hibridização
: três orbitais
são usados (dois para ligar aos H e um para abrigar um par de elétrons) e sobra um orbital
vazio. Mas o estado fundamental detectado experimentalmente é o triplete
, pois é energeticamente mais estável.
Resposta
Na molécula de metileno
no estado triplete, o átomo de carbono sofre hibridização
, formando dois orbitais híbridos
que se ligam via sobreposição aos orbitais
de dois hidrogênios, originando duas ligações
. Os dois orbitais
puros restantes abrigam cada um um elétron não emparelhado, resultando no carbeno triplete.