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
Vou explicar claramente o que o enunciado pede e quais informações temos. O enunciado pede:
- Representar a molécula
usando a teoria da ligação de valência (TLV), ou seja, mostrar como os orbitais atômicos se combinam para formar as ligações covalentes. - Classificar as ligações em
(sigma) e (pi) de acordo com os orbitais atômicos envolvidos.
Informações relevantes dadas (peguei os números atômicos do enunciado, caso precise):
-
, , , , , , , .
O que vou entregar:
- A estrutura de Lewis (contagem de elétrons) resumida para a molécula.
- A descrição da hibridação dos átomos de carbono segundo a TLV.
- Quais orbitais se sobrepõem formando cada ligação (ex.:
- , -1s). - Classificação de cada ligação em
ou .
Nada será resolvido ainda — só organizei os pedidos e os dados.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência e estrutura de Lewis (passo básico antes da TLV).
- A molécula é
(propano), escrita como . - Elétrons de valência:
- Cada carbono tem 4 elétrons de valência (
). - Cada hidrogênio tem 1 elétron de valência (
).
- Cada carbono tem 4 elétrons de valência (
- Total de elétrons de valência:
- Na estrutura de Lewis cada ligação covalente simples usa um par de elétrons (2 elétrons). Em
há: - ligações
: 2 (entre os três carbonos), - ligações
: 8.
Total de ligações =ligações simples → elétrons ocupando pares de ligação. Logo todos os 20 elétrons são usados em ligações simples; não há pares isolados em átomos centrais.
- ligações
- A estrutura de Lewis (em palavras): cada carbono tem quatro ligações simples (satisfazendo a regra do octeto), os carbonos terminais são
e o carbono central é .
Passo 3
Interpretação segundo a TLV: hibridação dos carbonos e tipo de orbitais disponíveis.
- Regra prática da TLV: se um átomo forma quatro ligações simples e não tem pares isolados, costuma estar \emph{hibridado} como
. Cada resulta da combinação dos orbitais atômicos , , , . - No propano cada carbono faz 4 ligações simples:
- Carbono terminal esquerdo (
, o da esquerda em ) forma 3 ligações e 1 ligação . - Carbono central (
) forma 2 ligações (a e a ) e 2 ligações . - Carbono terminal direito (
) é como .
- Carbono terminal esquerdo (
- Conclusão de hibridação:
- Cada hidrogênio usa seu orbital
.
Explicando um pouco mais sobre o que significa
:
- Tomamos o orbital
e os três do carbono e combinamos linearmente para formar quatro orbitais híbridos equivalentes. Cada um desses híbridos contém um elétron disponível para formar uma ligação sigma. Geometricamente os quatro híbridos apontam para os vértices de um tetraedro com ângulo aproximado de .
Passo 4
Como as ligações são formadas segundo a TLV (sobreposições de orbitais).
- Ligações
: - Cada ligação
é formada pela sobreposição de um orbital do carbono com o orbital do hidrogênio. - Denotação:
.
- Cada ligação
- Ligações
: - Cada ligação
é formada pela sobreposição cabeça-a-cabeça (axial) entre um orbital de um carbono e um orbital do outro carbono. - Denotação:
.
- Cada ligação
- Importante: ligações formadas por sobreposição axial de orbitais resultam em ligações do tipo
. Ligações surgem quando há sobreposição lateral de orbitais não hibridizados (situação típica de ligações duplas/triplas), o que não ocorre aqui porque todos os orbitais do carbono foram usados para formar os híbridos .
Passo 5
Contagem final e classificação
/
, com explicação didática e um exemplo de contraste.
- No propano há:
-
ligações , cada uma é uma ligação do tipo . -
ligações , cada uma é uma ligação do tipo .
-
- Portanto:
Não há ligações na molécula . - Por que não há
aqui (explicando de forma leve)? Porque para existir ligação é preciso haver orbitais não-hibridizados que façam sobreposição lateral (como em no eteno). Em propano cada carbono usou seus três orbitais para formar os , logo não sobra livre para formar . - Exemplo contraste (rápido): em
(eteno) cada carbono é -hibridado; sobra um orbital não-hibridizado em cada carbono que se sobrepõe lateralmente formando uma ligação . Por isso eteno tem uma ligação (entre - ) e uma adicional.
Resposta
Todas as ligações na molécula
são do tipo
: oito ligações
do tipo
e duas ligações
do tipo
. Não há ligações
.