Defina:
Ligação \sigma e Ligação \pi;

Passo 1

Você pediu para definir as duas coisas: ligação \sigma e ligação \pi. Não há outros dados no enunciado, só a solicitação das definições. Vou, passo a passo, explicar o que cada uma é, como se formam (que orbitais se sobrepõem), como identificá‑las em moléculas concretas e quais são as consequências práticas (rigidez, força, contagem de ligações).

Passo 2

Antes de definir as ligações, vamos fixar o conceito de “eixo internuclear”: é a reta que une os dois núcleos atômicos que estão ligados. Quando falamos de distribuição eletrônica que fica ao longo desse eixo ou ao redor dele, isso ajuda a diferenciar os tipos de ligação. Pense no eixo como a linha imaginária que liga os dois átomos.

Passo 3

Ligação \sigma: definição básica e formação.
Uma ligação \sigma é uma ligação covalente formada pela sobreposição “end‑to‑end” (ou frontal) de orbitais atômicos ao longo do eixo internuclear. Isso significa que a maior densidade eletrônica do orbital resultante fica concentrada entre os núcleos, ao longo daquele eixo. Exemplos de sobreposições que dão \sigma: s\!-\!s, s\!-\!p, p\!-\!p quando os lóbulos apontam um para o outro (end‑to‑end), e também quando usamos orbitais híbridos como sp, sp^2, sp^3 (por exemplo, a ligação C\!-\!C em etano é \sigma(sp^3\!-\!sp^3)). Características importantes das \sigma: têm simetria cilíndrica em torno do eixo internuclear (giram sem mudar) e, por isso, permitem rotação livre do átomo em torno da ligação (na ausência de outras restrições). Em geral, uma \sigma é a contribuição principal e mais forte para uma ligação entre dois átomos.

Passo 4

Regra prática e contagem de ligações:
  • Uma ligação simples entre dois átomos é constituída por uma única \sigma.
  • Uma ligação dupla é composta por uma \sigma mais uma \pi.
  • Uma ligação tripla é composta por uma \sigma mais duas \pi.
    Assim, para calcular a ordem de ligação de um par de átomos: some 1 para cada \sigma e 1 para cada \pi. Por exemplo, ligação dupla: \text{ordem}=1\;(\sigma)+1\;(\pi)=2.

Passo 5

Ligação \pi: definição básica e formação.
Uma ligação \pi é formada pela sobreposição lateral (side‑by‑side) de orbitais p não hibridizados, com os lóbulos paralelos, de maneira que a densidade eletrônica fica principalmente acima e abaixo (ou à frente e atrás) do eixo internuclear — ou seja, não diretamente entre os núcleos. A \pi tem um plano nodal que contém o eixo internuclear (nesse plano a função de onda tem mudança de sinal e a densidade eletrônica é zero). Em moléculas típicas, \pi surge complementarmente à \sigma: por exemplo, no eteno ( C=C) a \sigma vem do sp^2\!-\!sp^2 e a \pi vem do p\!-\!p lateral.

Passo 6

Propriedades comparativas e consequências para a química de prova.
  • Força: uma \sigma individual costuma ser mais forte que uma \pi individual porque a sobreposição end‑to‑end é mais eficiente que a sobreposição lateral.
  • Rigidez/rotação: a presença de uma \pi impede rotação livre em torno do eixo da ligação — por isso duplas ligações são “fixas” e permitem isomeria cis/trans. \sigma isolada permite rotação.
  • Comprimento e ordem de ligação: adicionar \pi (ou seja, aumentar a ordem de ligação) normalmente encurta a distância entre núcleos e aumenta a energia de ligação total (uma dupla é mais curta e mais forte que uma simples do mesmo par de átomos).

Passo 7

Visão molecular (modo de pensar útil em provas).
  • Orbital molecular \sigma: simétrico em rotação ao redor do eixo; densidade máxima entre núcleos.
  • Orbital molecular \pi: tem um nó (plano nodal) que contém o eixo internuclear; a densidade aparece em dois lóbulos opostos (acima/abaixo).
    Essa visão ajuda a responder questões sobre simetria, espectros vibracionais e participação em reações (por exemplo, elétrons \pi são mais reativos em adições, elétrons \sigma estão mais “protegidos”).

Passo 8

Exemplos práticos e como identificar rápido em estruturas (dicas de prova).
  • H _2: ligação simples = \sigma(1s\!-\!1s).
  • Etano ( \text{C–C} simples): \sigma(sp^3\!-\!sp^3).
  • Eteno ( \text{C}= \text{C}): \sigma(sp^2\!-\!sp^2) + \pi(p\!-\!p).
  • Etino ( \text{C}\equiv\text{C}): \sigma(sp\!-\!sp) + 2\pi(p\!-\!p).
  • Benzeno: cada ligação C–C tem caráter \sigma local (formada por híbridos) e um sistema \pi deslocalizado sobre o anel (elétrons \pi móveis).
    Dica prática: conte simples/dupla/tripla e aplique a regra do Passo 4; identifique quais orbitais atômicos estão disponíveis (híbridos ou p).

Passo 9

Resumo didático curto (para decorar e aplicar rápido na prova).
  • \sigma: sobreposição frontal ao longo do eixo internuclear; simetria cilíndrica; permite rotação; é sempre 1 por ligação simples.
  • \pi: sobreposição lateral de p não hibridizados; densidade acima/abaixo do eixo; possui plano nodal ao longo do eixo; restringe rotação; aparece como “as ligaduras adicionais” em duplas e triplas.

Resposta

\sigma: ligação formada por sobreposição end‑to‑end de orbitais (por ex. s, p ou híbridos sp^n) ao longo do eixo internuclear; possui densidade eletrônica concentrada entre os núcleos, simetria cilíndrica e permite rotação livre.
\pi: ligação formada por sobreposição lateral de orbitais p paralelos, com densidade eletrônica localizada acima e abaixo do eixo internuclear e um plano nodal que contém o eixo; cada \pi adicional (a partir da primeira) acompanha uma \sigma em ligações múltiplas e restringe rotação.

Exercícios relacionados