Dado as moléculas abaixo, represente-as utilizando a teoria da ligação de valência (TLV), demonstrando suas respectivas ligações covalentes. Em seguida, classifique-as, dizendo quais são do tipo o e quais são do tipo π, de acordo com os orbitais atômicos envolvidos (dados: \mathrm{H}=1 ; \mathrm{C}=6 ; \mathrm{N}=7 ; \mathrm{O}=8 ; \mathrm{F}=9 ; \mathrm{Be}=4; \mathrm{B}=5 ; \mathrm{Cl}=17, \mathrm{~F}=9 ).
HCl

Passo 1

O enunciado pede duas coisas para a molécula dada \mathrm{HCl}:
  • Representá-la segundo a Teoria da Ligação de Valência (TLV), mostrando as ligações covalentes.
  • Classificá-las dizendo quais são do tipo \sigma (vou usar o símbolo \sigma para o que o enunciado chamou de “o”) e quais são do tipo \pi.
Informações relevantes passadas no enunciado (peguei os números fornecidos): \mathrm{H}=1 e \mathrm{Cl}=17. Essas informações servem para saber configuração eletrônica e elétrons de valência.

Passo 2

Breve revisão didática da TLV (passo-a-passo bem mastigado):
  • A TLV descreve uma ligação covalente como o compartilhamento de um par de elétrons resultante do sobreposição de orbitais atômicos de dois átomos.
  • Tipos de sobreposição importantes para nós: sobreposição “frontal” (ao longo do eixo que une os núcleos) gera ligação do tipo \sigma. Sobreposição lateral entre orbitais p gera ligação do tipo \pi.
  • Para saber quais orbitais participam, consultamos as configurações eletrônicas dos átomos e os elétrons de valência.

Passo 3

Configurações eletrônicas e elétrons de valência (passo prático):
  • Hidrogênio \mathrm{H}: configuração de valência 1s^1. Tem um elétron desemparelhado em 1s.
  • Cloro \mathrm{Cl}: configuração eletrônica (resumida) de valência 3s^2 3p^5. Nos orbitais do nível n=3 existem 2 elétrons em 3s e 5 elétrons em 3p. Isso significa que, entre os três orbitais 3p, há exatamente um elétron desemparelhado (por exemplo, no 3p_z) e dois pares não ligantes (pares solitários) distribuídos nos outros orbitais 3p.
  • Conclusão prática: o cloro tem um elétron disponível em um orbital 3p que pode se emparelhar com o elétron do 1s do hidrogênio.

Passo 4

Desenho TLV da ligação (explicação passo a passo):
  • Na TLV representamos a ligação por sobreposição do orbital 1s do \mathrm{H} com o orbital 3p do \mathrm{Cl} que contém o elétron desemparelhado. Escolhemos um dos orbitais 3p orientado ao longo da linha que une H e Cl (por convenção rotulável como 3p_z).
  • Esse emparelhamento forma um par de elétrons compartilhado entre os átomos: é a ligação covalente simples \mathrm{H}-\mathrm{Cl}.
  • O cloro também conserva três pares não ligantes (três pares solitários), totalizando 6 elétrons não ligantes ao redor do \mathrm{Cl}. O hidrogênio fica com o seu único elétron compartilhado (satisfazendo, para o H, a “dupla” de 2 elétrons).
Representação esquemática (TLV): \mathrm{H}(1s) \; \text{--} \; \mathrm{Cl}(3p_z) com \mathrm{Cl} apresentando três pares solitários adicionais.

Passo 5

Classificação da ligação como \sigma ou \pi (explicação didática):
  • A ligação \mathrm{H}-\mathrm{Cl} resulta de sobreposição frontal entre 1s do \mathrm{H} e 3p_z do \mathrm{Cl}. Sobreposição frontal = ligação do tipo \sigma.
  • Não há orbitais p disponíveis em ambos os átomos para formar sobreposição lateral simultânea que gerasse uma ligação \pi. Além disso, \pi exige pelo menos uma ligação múltipla (dupla ou tripla) com sobreposição lateral; aqui temos apenas uma ligação simples. Portanto não existem ligações \pi em \mathrm{HCl}.
  • Observação adicional útil para prova: a ligação é polar covalente (parcial carga \delta^+ em \mathrm{H} e \delta^- em \mathrm{Cl}), porque o \mathrm{Cl} é mais eletronegativo que o \mathrm{H}. Isso não muda a classificação \sigma/\pi, é só uma propriedade elétrica da ligação.

Passo 6

Verificação de cargas formais (para controlar entendimento; passo simples e útil na prova):
  • Fórmula usada: \mathrm{FC} = (\text{elétrons de valência do átomo}) - (\text{elétrons não ligantes}) - \tfrac{1}{2}(\text{elétrons ligados})éêáéãé.
  • Para \mathrm{H}: valência =1; elétrons não ligantes =0; elétrons na ligação = 2. Então \mathrm{FC}_H = 1 - 0 - \tfrac{1}{2}(2) = 0.
  • Para \mathrm{Cl}: valência =7; elétrons não ligantes =6 (três pares); elétrons na ligação = 2. Então \mathrm{FC}_{Cl} = 7 - 6 - \tfrac{1}{2}(2) = 0.
  • Resultado: cargas formais zero em ambos — verificação que a representação está correta.

Resposta

Representação TLV: \mathrm{H}(1s)\text{--}\mathrm{Cl}(3p_z) com \mathrm{Cl} possuindo três pares solitários (3 pares de elétrons não ligantes).
Classificação: a ligação \mathrm{H}\!-\!\mathrm{Cl} é uma ligação simples do tipo \sigma; não há ligações \pi.

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