Explique por que todas as quatro ligações na molécula do metano são idênticas?

Passo 1

Então, a pergunta é: “Por que todas as quatro ligações na molécula do metano são idênticas?”. Vamos abordar isso usando conceitos de química, especialmente sobre a estrutura molecular e hibridação dos orbitais atômicos. Para resolver isso, vamos precisar entender como os átomos se ligam e como as moléculas assumem suas formas.

Passo 2

Primeiro, vamos olhar para a molécula de metano, que tem a fórmula CH₄. Isso significa que há um átomo de carbono central ligado a quatro átomos de hidrogênio. A pergunta quer saber por que essas quatro ligações C-H são todas iguais.

Passo 3

Para entender isso, precisamos falar sobre a hibridação dos orbitais. O carbono tem uma configuração eletrônica que permite que ele forme ligações com outros átomos. No metano, o carbono usa hibridação sp³, onde um orbital s e três orbitais p se combinam para formar quatro orbitais híbridos iguais.

Passo 4

Esses quatro orbitais sp³ são organizados de maneira tetraédrica, ou seja, apontam para os cantos de um tetraedro. Essa disposição mínima de repulsão faz com que todas as ligações C-H sejam igualmente espaçadas e idênticas em energia e comprimento.

Passo 5

Além disso, cada ligação C-H é formada pela sobreposição de um orbital sp³ do carbono com o orbital 1s do hidrogênio. Como todos os orbitais sp³ do carbono são equivalentes e apontam na mesma direção angular, todas as quatro ligações C-H resultam sendo idênticas.

Resposta

Todas as quatro ligações na molécula de metano são idênticas porque o carbono utiliza hibridação sp³ para formar quatro orbitais híbridos igualmente espaçados em uma geometria tetraédrica, resultando em ligações C-H equivalentes em energia e comprimento.

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