Demonstre a formação dos orbitais híbridos do etano.

Passo 1

Beleza, vamos mostrar como os orbitais híbridos do etano (C₂H₆) se formam. Isso faz parte do conteúdo de “hibridização de orbitais” na Química Orgânica. Precisamos entender:
  • Como é a configuração eletrônica do carbono.
  • O que é promover elétron e formar orbitais híbridos (sp³).
  • Como esses sp³ se organizam para formar as ligações C–C e C–H.

Passo 2

Primeiro, configuração eletrônica do carbono no estado fundamental:
1s^2,2s^2,2p^2
Ou seja, na camada 2 temos um orbital 2s com 2 elétrons e três orbitais 2p, mas só 2 elétrons neles. Para formar 4 ligações (no etano cada C faz 4 sigma), a gente precisa de 4 orbitais “idênticos”.

Passo 3

Então fazemos um “upgrade” (promoção) de um elétron do 2s para um dos 2p. Agora ficamos com:
2s^1,2px^1,2py^1,2pz^1
Ou seja, 4 orbitais com um elétron cada, prontos pra se misturar.

Passo 4

A gente mistura (hibridiza) esse 2s com os três 2p. O resultado são 4 orbitais chamados sp³, todos com mesma energia e formato tetraédrico. Cada orbital híbrido é algo como:
psisp^3^(1) = tfrac12l(psi2s + psi2px + psi2py + psi2pzr)
E existem quatro combinações semelhantes, mudando sinais pra apontarem em direções diferentes, formando um tetraedro.

Passo 5

No etano, cada carbono faz:
  • 1 ligação C–C: sobreposição frontal de um sp³ de um C com um sp³ do outro.
  • 3 ligações C–H: sobreposição de cada sp³ com o orbital 1s do hidrogênio.
Tudo fica com ângulo aproximado de 109,5° (geometria tetraédrica).

Resposta

Cada átomo de carbono do etano promove um elétron, formando 4 orbitais sp³ idênticos (mistura de 2s + 3×2p). Dois desses sp³ se ligam entre si para formar a ligação C–C, e os outros três de cada carbono se ligam a orbitais 1s de H, gerando as 6 ligações C–H. A molécula adota geometria tetraédrica nos carbonos, com ângulos de ≃109,5°.

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