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:
;
).
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para a molécula
:
- Representá‑la usando a teoria da ligação de valência (TLV), ou seja, descrever como os orbitais atômicos se reorganizam e se sobrepõem para formar as ligações covalentes.
- Classificar cada ligação como sendo do tipo
ou do tipo , indicando quais orbitais atômicos estão envolvidos.
Informações relevantes dadas (pego do enunciado):
- A molécula é
(eteno). - Números atômicos / elétrons de valência fornecidos:
, , , , , , , . (Para esta molécula só serão usados e .)
Passo 2
Contagem de elétrons de valência e esboço da estrutura de Lewis (passo preparatório, importante para pensar em ligações).
- Cada átomo de
tem elétrons de valência: total para carbono . - Cada átomo de
tem elétron: total para hidrogênio . - Total de elétrons de valência na molécula
.
Estrutura de Lewis: a fórmula
indica que há um vínculo duplo entre os dois carbonos e cada carbono liga a dois hidrogênios. Essa estrutura consome exatamente
pares de elétrons (3 pares de ligações por carbono contando compartilhadas), portanto a contagem está coerente.
Passo 3
Decidir a hibridização de cada carbono (fundamental na TLV).
- Observe o ambiente do átomo de carbono: cada carbono está ligado a três grupos (dois
e o outro carbono). Em TLV/valence bond usa‑se o número de regiões de densidade eletrônica (domínios) em torno do átomo para inferir a hibridização. - Três domínios eletrônicos correspondem à hibridização
.
Logo cada átomo de carbono emé -hibridizado.
Explicação didática da ideia de hibridização (curtinha e prática):
- Átomo de carbono isolado: configuração eletrônica externa
. - Para formar três ligações equivalentes no plano, misturam‑se (hibridizam) um orbital
com dois orbitais para produzir três orbitais híbridos equivalentes chamados ; sobra um orbital não hibridizado. - Os três orbitais
ficam no mesmo plano, separados por ângulos de aproximadamente . O orbital remanescente fica perpendicular a esse plano.
Passo 4
Descrever os orbitais disponíveis em cada carbono após hibridização (detalhe passo a passo).
- Para cada carbono: formação de três orbitais
(cada um com 1 elétron disponível para formar ligações) e resta um orbital não hibridizado (contendo 1 elétron). - Os três
estão no plano da molécula (plano ) e os não hibridizados estão orientados perpendicularmente a esse plano (um de cada carbono, ambos paralelos entre si).
Passo 5
Formação das ligações
— descrevendo sobreposição orbital a orbital.
- Cada ligação
resulta de uma sobreposição frontal (head‑on) entre dois orbitais. - Ligações
: cada hidrogênio tem um orbital contendo 1 elétron. Esse faz sobreposição frontal com um orbital do carbono. - Assim, há quatro ligações
no total. - Para cada
: sobreposição + ligação .
- Assim, há quatro ligações
- Ligação
(componente ): um dos três orbitais de um carbono faz sobreposição frontal com um do outro carbono. - Essa sobreposição
+ ligação entre os carbonos.
- Essa sobreposição
- Contando sigmas: existem
ligações + ligação = ligações .
Passo 6
Formação da ligação
— sobreposição lateral dos orbitais
não hibridizados.
- Cada carbono tem um orbital
não hibridizado, perpendicular ao plano formado pelos . - Esses dois orbitais
paralelos realizam uma sobreposição lateral (side‑on). Essa sobreposição lateral cria uma ligação localizada acima e abaixo do plano dos núcleos. - Portanto, o duplo vínculo
é formado por: - Uma ligação
(de ) e - Uma ligação
(de , ou simplesmente lado a lado).
- Uma ligação
Passo 7
Resumo prático das ligações e sua classificação (organizado para decorar e usar na prova).
- Ligações
(4 unidades): cada uma é uma ligação formada por sobrepondo com . - Notação:
.
- Notação:
- Ligação
(duplo): - Componente
: . - Componente
: .
- Componente
- Portanto, no total:
ligações e ligação na molécula .
Observação física rápida (útil na hora da prova): a presença do orbital
não hibridizado e da ligação
explica a rigidez do duplo vínculo (impede rotação livre em torno da ligação
).
Passo 8
Como representar textualmente a TLV (a forma que costuma ser aceita em provas sem desenhar orbital):
- Indicar hibridização: ambos os carbonos são
. - Escrever os tipos de sobreposição para cada ligação (forma compacta e clara que o examinador entende):
-
Dica de prova: ao descrever oralmente ou por escrito, escreva primeiro a hibridização dos átomos centrais (
), depois liste ligações
e por fim a(s)
. Isso mostra domínio e é rápido.
Resposta
Representação TLV: ambos os carbonos são
-hibridizados; em cada carbono há três orbitais
(no plano) e um orbital
não hibridizado (perpendicular). As quatro ligações
são formadas por sobreposição
(ligaçõess
). A ligação entre carbonos contém uma sobreposição
formando a componente
e uma sobreposição lateral
formando a componente
.
Classificação das ligações:
(4 ligações):
(
).
(duplo): componente
:
; componente
:
.