3, 1. (4 p) Uma ligação
é sempre composta de 2 orbitais
? Senão, dê um exemplo de um caso contrário. Por que uma ligação
se chama
?
Passo 1
O enunciado faz duas perguntas claras:
- Uma ligação
é sempre composta de dois orbitais ? - Se não for sempre, dê um exemplo de caso contrário.
- Por que uma ligação
se chama ?
Informações dadas (o enunciado é curto, estas são as informações relevantes que ele fornece):
- O objeto de estudo é a ligação
. - Pergunta se a ligação
envolve sempre dois orbitais . - Pede um exemplo contrário caso a resposta seja “não”.
- Pede a justificativa da denominação “
”.
Passo 2
Antes de responder, vamos entender o que é uma ligação formada por orbitais atômicos (a ideia básica, passo a passo).
- Átomos têm orbitais atômicos, por exemplo
, , , , e híbridos como , , . Cada orbital descreve onde é mais provável encontrar um elétron. - Quando dois átomos se aproximam, seus orbitais podem “sobrepor-se”. Se a sobreposição é construtiva (as fases somam), forma-se um orbital molecular ligado: é isso que chamamos de ligação química.
- O tipo de ligação (nome:
, , , …) depende da geometria dessa sobreposição (como os lóbulos dos orbitais se alinham) e das simetrias resultantes.
Passo 3
O que caracteriza uma ligação
(definição operacional e físico-intuitiva):
- Uma ligação
é aquela em que a maior densidade eletrônica está localizada ao longo do eixo que une os dois núcleos (o eixo internuclear). - Em termos de sobreposição: ocorre por sobreposição “front‑to‑front” (frontal, cabeça-a-cabeça) dos lóbulos dos orbitais, ao longo do eixo que une os núcleos.
- Consequência importante: a função de onda (e a densidade eletrônica) da ligação
é invariante por rotação contínua em torno do eixo internuclear — ou seja, tem simetria cilíndrica ao redor do eixo da ligação.
Passo 4
Da definição acima já fica claro: não é necessário que ambos os orbitais sejam
. O que importa é orientar lóbulos ao longo do eixo internuclear para haver sobreposição frontal. Vou mostrar exemplos concretos (cada exemplo com explicação curta do porquê):
Exemplo 1 — ligação
–
: molécula
.
- Orbitais envolvidos:
do H + do outro H sobreposição frontal = ligação . - Este é um caso onde ambas são
, portanto forma uma , mas isso não prova que todas as são assim.
Exemplo 2 — ligação
–
: molécula
ou
.
- Orbitais envolvidos:
do H sobrepõe frontalmente com o orbital do halogênio orientado ao longo do eixo (normalmente o se tomarmos o eixo internuclear como ). - Resultado: sobreposição frontal
- gera uma ligação . Aqui claramente não há dois orbitais .
Exemplo 3 — ligação
–
frontal: moléculas como
ou
.
- Dois orbitais
alinhados ao longo do eixo (por exemplo de cada átomo) fazem sobreposição cabeça-a-cabeça; isto gera uma ligação . Novamente, nenhum dos dois é .
Exemplo 4 — ligações envolvendo híbridos: metano
.
- Em
, os enlaces C–H são formados pela sobreposição do orbital híbrido do carbono com o do hidrogênio. - O
tem um lóbulo apontando para o hidrogênio ao longo do eixo C–H, gerando uma sobreposição frontal e, portanto, uma ligação . Aqui há apenas um orbital (do H); o outro é um híbrido, não um puro.
Exemplo 5 — ligações múltiplas, para ver a diferença
/
: acetileno
.
- A ligação tripla C≡C contém: uma ligação
(formada pela sobreposição frontal dos orbitais de cada C) e duas ligações (formadas por sobreposições laterais dos não-hibridizados). - Novamente, a
é - , não dois .
Conclusão desta parte prática: existem muitas
formadas por combinações que não são
-
. Portanto a resposta à primeira pergunta é “não”.
Passo 5
Explicação intuitiva e simétrica do nome “
” (por que se chama assim):
- O nome indica a simetria da ligação. A letra grega
foi usada para marcar orbitais moleculares cuja função de onda é simétrica por rotação em torno do eixo internuclear — a densidade eletrônica tem simetria cilíndrica. - Em contraste, uma ligação
tem densidade acima e abaixo do eixo e muda a sua aparência (signo) ao se rotacionar 180° em torno do eixo; portanto usa‑se a letra grega para indicar essa outra simetria. - Em termos práticos: se a sobreposição é frontal e a densidade fica centrada no eixo que une os núcleos → é
; se é lateral (como duas conchas uma de cada lado do eixo) → é .
Passo 6
Dicas rápidas para identificar em prova (passo a passo simples que você pode aplicar sob pressão):
- Identifique os orbitais que participam do enlace (p. ex.
, , , , …). - Pergunte: os lóbulos que se sobrepõem estão alinhados ao longo do eixo internuclear (sobreposição frontal)? → então é
. - Se a sobreposição é lateral, com densidade acima/abaixo do eixo → então é
. - Exemplos rápidos para treinar:
- C–H em metano →
( do C + do H ). - C=C em eteno → uma
( - ) + uma ( - lateral ). - H–H em
→ ( - ). - F–F em
→ ( - frontal).
- C–H em metano →
Passo 7
Resumo final antes da resposta direta:
- Não, uma ligação
não é sempre composta por dois orbitais . - O que caracteriza uma
é a sobreposição frontal ao longo do eixo internuclear e a simetria cilíndrica da densidade eletrônica; por isso usa-se a letra grega .
Resposta
Não; por exemplo a ligação C–H em metano é formada por
do C sobrepondo com
do H (não são dois
).
Chama‑se porque a densidade eletrônica da ligação é simétrica (tem simetria cilíndrica) em torno do eixo internuclear — é resultado de uma sobreposição frontal.
Chama‑se