Explique a estrutura da molécula de formaldeído segundo a TLV e TOM. Qual delas justifica a geometria trigonal plana da molécula? Qual delas explica as transições n pi^* e pi pi^* no espectro UV-visível?

Passo 1

Beleza, o enunciado pede o seguinte: a gente tem a molécula de formaldeído (H₂C=O) e quer entender como ela fica segundo duas teorias—TLV (Teoria de Ligação de Valência) e TOM (Teoria de Orbitais Moleculares). Depois, responder qual teoria explica a geometria trigonal plana e qual explica as transições n pi^* e pi pi^* no UV-vis. Vamos precisar revisar hibridização (sp²) na TLV e formação de orbitais moleculares (ligantes, antiligantes e não-ligantes) na TOM.

Passo 2

Teoria de Ligação de Valência (TLV):
  1. Na TLV você olha cada átomo e “mistura” orbitais atômicos para formar hibridizações.
  2. O carbono em H₂C=O tem configuração eletrônica 1s² 2s² 2p². Para fazer as três ligações (duas C–H e uma C=O), ele hibrida 1 orbital 2s + 2 orbitais 2p → 3 orbitais sp².
  3. Esses três orbitais sp² ficam num plano, com ângulos de cerca de 120°. O quarto orbital p puro, que não entrou na hibridização, forma a porção π da dupla C=O com o p do oxigênio.

Passo 3

Conclusão sobre a geometria:
Graças à hibridização sp² do carbono (TLV), os três orbitais híbridos sp² definem um arranjo trigonal plano. Logo, a TLV é a que justifica a geometria trigonal plana do formaldeído.

Passo 4

Teoria de Orbitais Moleculares (TOM):
  1. Aqui a gente pega orbitais atômicos (AO) de C e de O e combina para formar orbitais moleculares (MO) extenso em toda a molécula.
  2. Para a ligação σ C–O, misturam-se os orbitais sp² do C com orbital apropriado do O → MOσ e σ*.
  3. Para a ligação π, juntam-se os orbitais p puros do C e do O formando MOπ (ligante) e MOπ* (antiligante).
  4. O oxigênio ainda tem um par isolado que vira um MO não-ligante, chamado de n.

Passo 5

Transições no UV-vis segundo a TOM:
n pi^*: um elétron sai do orbital não-ligante n (par isolado do O) e vai para o orbital antiligante π*.
pi pi^*: um elétron sai do orbital ligante π (da dupla C=O) e vai para o orbital antiligante π*.
Essas transições só fazem sentido se você tiver bem definidos os orbitais moleculares n, π e π*, ou seja, a TOM é quem explica as bandas observadas no espectro UV-visível.

Resposta

A TLV (hibridização sp²) justifica a geometria trigonal plana do formaldeído, enquanto a TOM (formação dos orbitais n, π e π*) explica as transições n pi^* e pi pi^* no espectro UV-visível.

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