Desenhe as estruturas de Lewis para o metano (CH4) e o formaldeído (H2 CO). Qual é a hibridização no átomo de carbono no CH4 e em H2 CO ? O átomo de carbono em CH4 não pode participar de uma ligação múltipla, enquanto em H2 CO ele pode. Explique essa observação utilizando a hibridização no átomo de carbono.

Passo 1

Beleza, o exercício tá pedindo pra gente:
  1. Desenhar as estruturas de Lewis de metano ( CH4) e formaldeído ( H2CO).
  2. Dizer qual a hibridização do carbono em cada um.
  3. Explicar por que o C em CH4 não faz ligações múltiplas, mas em H2CO faz, usando hibridização.
Conteúdo: química geral – estruturas de Lewis e hibridização de orbitais ( sp^3, sp^2).
O que precisamos:
• Contar elétrons de valência dos átomos.
• Montar a estrutura de Lewis seguindo a regra do octeto.
• Aplicar a teoria de hibridização para entender quantos orbitais híbridos aparecem e onde sobra orbital p puro para π‐ligação.

Passo 2

Estrutura de Lewis do metano ( CH4):
  1. Contagem de elétrons de valência:
    • C: 4 elétrons
    • 4×H: 4×1 = 4 elétrons
    Total = 8 elétrons.
  2. Desenho: C no centro, 4 H ao redor, cada ligação simples (cada ligação usa 2 elétrons).
    H–C–H
    |
    H C H
    (4 ligações C–H, nada sobra)
  3. Verificação da regra do octeto:
    • C tem 4 ligações simples → 8 elétrons ao seu redor.
    • Cada H tem 2 elétrons. Tudo certinho.

Passo 3

Hibridização do carbono em CH4:
• O carbono faz 4 ligações σ iguais.
• Teoria de hibridização diz que o C mistura 1 orbital 2s + 3 orbitais 2p → 4 orbitais híbridos sp^3.
• Geometria tetraédrica e quatro ligações σ.
• Não sobra orbital p puro para formar π‐ligação, logo não há como ter ligação múltipla em CH4.

Passo 4

Estrutura de Lewis do formaldeído ( H2CO):
  1. Contagem de elétrons de valência:
    • C: 4 elétrons
    • 2×H: 2×1 = 2 elétrons
    • O: 6 elétrons
    Total = 12 elétrons.
  2. Montagem inicial:
    H–C–H e C–O são ligações simples: 3 ligações → 6 elétrons usados.
    Sobram 12 – 6 = 6 elétrons livres.
  3. Colocamos 3 pares livres no oxigênio: agora O tem 8 elétrons (2 da ligação + 6 livres), mas C só tem 6.
  4. Para dar octeto ao C, transformamos um par livre do O em segunda ligação (π) entre C e O.
    Resultado: H–C=O com 2 pares livres no O.

Passo 5

Hibridização do carbono em H2CO:
• O C faz 3 ligações σ (2×C–H e 1×C–O σ).
• Ele mistura 1 orbital 2s + 2 orbitais 2p → 3 orbitais híbridos sp^2 no mesmo plano.
• Resta 1 orbital p puro perpendicular, usado para formar a ligação π na dupla C=O.

Passo 6

Por que em CH4 não rola ligação múltipla e em H2CO rola?
• Em CH4 o C está sp^3: todos os quatro orbitais híbridos estão ocupados com ligações σ, não sobra orbital p puro para π.
• Em H2CO o C está sp^2: só 3 híbridos ocupados com σ, sobra 1 p puro para montar a ligação π do C=O, fazendo a dupla.

Resposta

– Hibridização do carbono em CH4: sp^3
– Hibridização do carbono em H2CO: sp^2

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