Identifique os orbitais híbridos utilizados pelos átomos em negrito nas seguintes moléculas:
Passo 1
O enunciado pede: identificar os orbitais híbridos usados pelos átomos em negrito na molécula
.
Informações relevantes fornecidas:
Informações relevantes fornecidas:
- A molécula é
. - Não foi especificado visualmente quais átomos estão em negrito; para abranger o caso típico, vou determinar a hibridização dos átomos de carbono dos grupos
e dos dois átomos de nitrogênio. (Os hidrogênios usam orbital e não são foco aqui.)
Passo 2
Desenho da conectividade (esquemático) da molécula para ver claramente as ligações:
Isto mostra que cada carbono do grupo metila está ligado a três hidrogênios e a um nitrogênio por ligação simples; os dois nitrogênios estão ligados entre si por uma dupla ligação (uma ligação sigma e uma pi) e cada um está ligado por sigma a um carbono.
Passo 3
Regra prática utilizada (explicada de forma simples): para prever a hibridização de um átomo leve (C, N, O, etc.) conta-se o número estérico:
Relação número estérico ↔ hibridização usada:
- número estérico
; - número estérico
; - número estérico
.
Vou aplicar essa conta a cada átomo de interesse, explicando por que cada ligação conta como uma ligação
e onde fica o orbital não hibridizado que forma a ligação
.
Passo 4
Análise dos carbonos dos grupos
:
- Cada carbono do grupo
faz três ligações com três hidrogênios e uma ligação com o nitrogênio. - Portanto o número estérico do carbono é
- Pelo quadro acima, número estérico
implica hibridização . - Interpretação física simples: o carbono mistura seu orbital
com os três para formar quatro orbitais equivalentes que formam as quatro ligações (geometria aproximadamente tetraédrica).
Passo 5
Análise dos nitrogênios na ligação azo
:
- Considere um nitrogênio em
. Cada nitrogênio faz: - uma ligação
ao carbono (C–N), - uma ligação
ao outro nitrogênio (N–N sigma), - participa de uma ligação
N=N compartilhada entre os dois nitrogênios, - e conserva um par de elétrons não ligante (par isolado).
- uma ligação
- Ao contar apenas ligações
e pares isolados para o número estérico:
- Número estérico
implica hibridização . - Como consequência, cada nitrogênio usa três orbitais híbridos
para acomodar o par isolado e as duas ligações . O orbital não hibridizado (o restante) em cada nitrogênio fica perpendicular ao plano dos e é o que participa da sobreposição lateral formando a ligação da dupla ligação .
Passo 6
Verificação conceitual com exemplos simples (para fixar o raciocínio):
- Em etano (
), cada carbono tem 4 ligações → (mesmo caso do carbono do aqui). - Em eteno (
), cada carbono tem 3 domínios ( ligações a H mais ligação C–C e um par de elétrons na ligação usa p não-hibridizado) → . - Em etino (
), carbonos com duas ligações → .
Passo 7
Resumo final do porquê:
- Carbonos dos grupos
: quatro ligações → número estérico → hibridização . - Ambos os nitrogênios na dupla
: dois + um par isolado → número estérico → hibridização . O orbital não-hibridizado em cada N forma a ligação entre eles.
Resposta
Carbonos dos grupos
:
Ambos os nitrogênios (na ligação ):
Ambos os nitrogênios (na ligação