Dê a estrutura para cada um dos seguintes compostos:
a) metano
a) metano
Passo 1
O enunciado pede: “Dê a estrutura para cada um dos seguintes compostos: (a) metano”.
Informações dadas: o nome do composto é metano (ou seja, o hidrocarboneto saturado simples com fórmula conhecida). Não há figura adicional nem outras restrições.
Informações dadas: o nome do composto é metano (ou seja, o hidrocarboneto saturado simples com fórmula conhecida). Não há figura adicional nem outras restrições.
Passo 2
Contagem de elétrons de valência (passo básico para montar a estrutura de Lewis). É importante saber quantos elétrons temos para distribuir em ligações:
- O átomo de carbono (
) tem elétrons de valência, pois está no grupo 14 da tabela periódica. Escrevemos isso como . - Cada átomo de hidrogênio (
) tem elétron de valência. Como há quatro hidrogênios, totalizam elétrons.
Somando:
Esses
elétrons serão usados para formar ligações.
Passo 3
Regra prática para montar a estrutura de um hidrocarboneto simples: o carbono costuma ficar no centro e os hidrogênios ao redor. Como o carbono tem
elétrons para compartilhar e cada
precisa de
elétron para completar sua “dupla” (o hidrogênio se satisfaz com 2 elétrons), a maneira natural é formar quatro ligações simples C–H, uma para cada hidrogênio. Cada ligação simples usa um par de elétrons (2 elétrons). Com quatro ligações simples usamos
elétrons, que é exatamente o total que temos.
Passo 4
Escrevendo a estrutura de Lewis (mostrando pares de elétrons nas ligações). Cada traço representa um par de elétrons compartilhado:
com mais dois hidrogênios ligados “acima” e “abaixo” do carbono. Uma maneira simples de representar todas as quatro ligações é:
Isso indica que o carbono está ligado a quatro hidrogênios por ligações simples e não há pares isolados de elétrons no carbono (todos os elétrons estão nas ligações).]
Passo 5
Explicação intuitiva do porquê da forma tridimensional (importante para prova): embora a representação acima seja “plana” no papel, a geometria real minimiza a repulsão entre os quatro pares de elétrons de ligação. Pelo modelo VSEPR (valence shell electron pair repulsion), quatro pares de ligação ao redor de um átomo central assumem a disposição de um tetraedro para ficarem o mais longe possível uns dos outros. Logo, a forma do metano é tetraédrica.
Passo 6
Conceito de hibridização (por que as quatro ligações são equivalentes): o carbono no metano utiliza orbitais híbridos
. Isso significa que o orbital
se mistura com os três orbitais
para formar quatro orbitais equivalentes
, cada um formando uma ligação
com um hidrogênio. Esse é o motivo de todas as quatro ligações C–H serem equivalentes em comprimento e energia.
Passo 7
Valor do ângulo de ligação e características numéricas importantes (útil decorar): na geometria tetraédrica o ângulo entre duas ligações é aproximadamente
. No metano cada ângulo H–C–H vale
. Não há elétrons não ligantes no carbono e não há ligações múltiplas neste composto simples.
Passo 8
Dicas práticas para a prova (passos rápidos que você pode seguir ao ver um nome como “metano”):
- Identifique elementos e quantidades (aqui:
e ). - Conte elétrons de valência e faça pares de ligação até satisfazer o hidrogênio (dueto) e o carbono (regra do octeto).
- Espalhe as ligações para minimizar repulsões (usar VSEPR: tetraédrica para 4 pares de ligação).
Seguindo esses passos você chega à mesma estrutura sem erro.