Explique, com base na Teoria da Ligação de Valência e no modelo de hibridização dos orbitais, como ocorrem as ligações químicas do átomo de carbono na molécula de
. Descreva detalhadamente a formação das ligações sigma (
) e pi (
).
Passo 1
Beleza, vamos falar do enunciado: é pra explicar como o átomo de carbono faz ligações na molécula Cl₂CO (famoso fosgênio) usando a Teoria de Ligação de Valência e o modelo de hibridização. Então, a matéria aqui é: sobreposição de orbitais atômicos (Teoria de Ligação de Valência) e como misturamos os orbitais do carbono (hibridização) pra formar ligações σ e π. A gente vai precisar lembrar de:
- Como o carbono usa orbitais 2s e 2p pra hibridar.
- O que são ligações σ (sobreposição frontal) e π (sobreposição lateral).
- Geometria trigonal plana típica de carbonos sp².
Passo 2
Primeiro, hibridização do carbono em Cl₂CO:
- O carbono isolado tem orbitais 2s e três 2p.
- Na molécula Cl₂CO, o carbono faz três ligações sigma (duas C–Cl e uma C–O) e mais uma ligação π com o oxigênio.
- Pra isso, ele mistura o 2s com dois dos 2p, formando três orbitais sp² (trigonal plano, 120° entre eles).
- Sobrou um orbital 2p puro (o que não entrou na mistura), que vai servir pra ligação π.
Passo 3
Formação das ligações σ:
- Cada orbital sp² do carbono aponta pra um átomo vizinho:
- Dois deles se ligam frontalmente (σ) com orbitais p (não hibridizados) dos dois cloros. Cada Cl usa seu orbital 3p pra sobreposição frontal com um sp² de C.
- O terceiro sp² de carbono faz sobreposição frontal (σ) com um orbital sp² (ou p) do oxigênio. Assim nasce a ligação C=O sigma.
Passo 4
Formação da ligação π:
- Sobrou aquele orbital 2p puro do carbono, perpendicular ao plano dos sp².
- O oxigênio, além do orbital usado na σ, também tem um orbital 2p não hibridizado.
- Esses dois orbitais 2p (um do C e um do O), alinhados lado a lado, fazem sobreposição lateral, formando a ligação π.
- Então a dupla ligação C=O na molécula é composta por uma σ (sp²–sp²) e uma π (p–p).
Resposta
Resumo final: no Cl₂CO o carbono é sp², gera três ligações σ (duas C–Cl e uma C–O) usando orbitais sp², e forma mais uma ligação π com o oxigênio via sobreposição lateral de orbitais p.