Descreva o que são ligações químicas simples, duplas e triplas em função dos elétrons envolvidas e da energia para ruptura dessas ligações
Passo 1
O que o enunciado pede:
- Descrever o que são ligações químicas simples, duplas e triplas:
- em função dos elétrons envolvidos (quantos elétrons/pares são compartilhados, que tipos de orbitais aparecem);
- em função da energia necessária para romper essas ligações (tendência geral e exemplos numéricos).
Informações fornecidas: nenhuma além da própria pergunta.
Passo 2
Conceito básico e ideia intuitiva (sem jargão complicado)
- Uma ligação covalente é formada quando dois átomos “compartilham” elétrons para que cada um alcance uma configuração eletrônica mais estável.
- Cada par de elétrons compartilhado conta como uma ligação entre os átomos.
- Na prática, pensa assim: cada par de elétrons compartilhado é como um “fio” que une os átomos; quanto mais “fios” entre dois átomos, mais forte e mais curta tende a ser a ligação.
Passo 3
Como contar os elétrons: pares e elétrons envolvidos
- Um par de elétrons compartilhado =
elétrons. - Ligação simples: envolve exatamente
par compartilhado elétrons entre os dois átomos. - Ligação dupla: envolve exatamente
pares compartilhados elétrons entre os dois átomos. - Ligação tripla: envolve exatamente
pares compartilhados elétrons entre os dois átomos. - Em estruturas de Lewis, isso aparece como um traço por par de elétrons: um traço (—) é ligação simples, dois traços (=) ligação dupla, três traços (≡) ligação tripla.
Passo 4
Natureza qualitativa das ligações: sigma (
) e pi (
) — por que isso importa
- Quando orbitais atômicos se sobrepõem para formar ligações, existem dois tipos principais de sobreposição relevantes:
- ligação sigma (
): sobreposição frontal (head-on) de orbitais — é a sobreposição mais forte e está ao longo do eixo que une os núcleos; - ligação pi (
): sobreposição lateral (side-on) de orbitais — é menos eficaz que a sobreposição frontal.
- ligação sigma (
- Relação com simples/dupla/tripla:
- ligação simples: consiste em uma ligação
(um par de elétrons ocupa uma ); - ligação dupla: consiste em uma
+ uma (dois pares, um em e um em ); - ligação tripla: consiste em uma
+ duas (três pares: um em e dois em ).
- ligação simples: consiste em uma ligação
- Consequência prática: a
é mais forte que cada individual, por isso adicionar uma aumenta a força, mas não tanto quanto a inicial.
Passo 5
Ligação simples, dupla e tripla em termos de elétrons e orbitais (resumindo)
- Ligação simples:
- elétrons envolvidos:
elétrons (um par). - orbitais: apenas uma
.
- elétrons envolvidos:
- Ligação dupla:
- elétrons envolvidos:
elétrons (dois pares). - orbitais: uma
+ uma .
- elétrons envolvidos:
- Ligação tripla:
- elétrons envolvidos:
elétrons (três pares). - orbitais: uma
+ duas .
- elétrons envolvidos:
Passo 6
Energia de ruptura (tendência geral) e por que ocorre essa tendência
- Regra geral: quanto maior a ordem da ligação (número de pares compartilhados), maior a energia necessária para romper a ligação e menor o comprimento da ligação.
- Intuição física: mais pares compartilhados = maior atração mútua entre núcleos e elétrons no enlace = ligação mais forte.
- Porém: as
são menos fortes que a , então o acréscimo de energia ao passar de simples→dupla e de dupla→tripla tem retorno decrescente por par adicional.
Passo 7
Valores típicos (ordens de grandeza e exemplos concretos)
- Os valores exatos dependem dos elementos envolvidos e do ambiente molecular, mas aqui estão exemplos comuns (energias de dissociação de ligação, valores aproximados em kJ·mol^{-1}):
- ligação simples
em etano: . - ligação dupla
em eteno: . - ligação tripla
em etino (acetileno): .
- ligação simples
- Outros exemplos:
- ligação simples
em : . - ligação dupla
em : (note que é um caso com características de diradical, mas a ordem formal é 2). - ligação tripla
em : (muito forte — por isso é pouco reativo).
- ligação simples
- Observe a tendência numérica típica:
- de simples para dupla: ganho de energia por par adicional por volta de
no caso do carbono-carbono; - de dupla para tripla: ganho adicional menor (no caso C, cerca de
).
- de simples para dupla: ganho de energia por par adicional por volta de
- Lembre-se: esses números são aproximados; ambiente químico, hibridação e efeitos de ressonância alteram bastante os valores.
Passo 8
Relação com comprimento de ligação e outros fatores que alteram energia
- Comprimento de ligação: maior ordem → ligação mais curta. Ex.:
simples é mais longo que , que por sua vez é mais longo que . - Hibridação: orbital com mais caráter
(por ex. tem ) atrai elétrons mais perto do núcleo → ligações - (como na ) tendem a ser mais curtas/fortes que - ( ) ou - ( ). - Efeitos de ressonância/delocalização: podem enfraquecer ou fortalecer ligações localmente (por ex. em benzeno as “ligações duplas” são parcialmente delocalizadas, energia e comprimento intermediários).
- Eletronegatividade e polaridade: quando átomos diferentes formam a ligação, a energia muda conforme polaridade e diferença eletronegativa.
Passo 9
Como responder rápido numa prova (receita prática)
- Contar pares na ligação (Lewis): 1 par → simples, 2 pares → dupla, 3 pares → tripla.
- Lembrar a composição em
/ : simples = , dupla = , tripla = . - Dizer a tendência energética:
em energia de ruptura (com exceções por ambiente). - Se pedirem um número típico para C–C: use
, , .
Passo 10
Recapitulando de forma bem curta (antes da resposta final)
- Elétrons: simples
, dupla , tripla . - Orbitais: simples
, dupla , tripla . - Energia: tripla > dupla > simples; valores aproximados para ligações C–C mostrados acima.
- Dica final: quando em dúvida, desenhe a estrutura de Lewis, conte pares, identifique
e , e use a regra de tendência para energia/comprimento.
Resposta
Ligação simples: envolve
elétrons (um par), corresponde a uma ligação
; é a mais longa e a menos energética entre as três. Exemplo:
.
Ligação dupla: envolve elétrons (dois pares), corresponde a uma
; é mais curta e mais forte que a simples. Exemplo:
.
Ligação tripla: envolve elétrons (três pares), corresponde a uma
; é a mais curta e a mais forte. Exemplo:
.
Ligação dupla: envolve
Ligação tripla: envolve