Questão 10. Diferencie ligações sigma (
) e pi (
) em termos de:
presença em ligações simples, duplas e triplas.
presença em ligações simples, duplas e triplas.
Passo 1
O que o enunciado pede: diferenciar as ligações
e
em termos da sua presença em ligações simples, duplas e triplas.
Informações que temos/que vamos usar (tudo que o enunciado requer):
Informações que temos/que vamos usar (tudo que o enunciado requer):
- Precisamos dizer quais desses tipos de ligação aparecem em uma ligação simples, em uma dupla e em uma tripla.
- Devemos explicar (didaticamente) por que cada tipo aparece ou não.
Passo 2
O que é uma ligação
e como ela se forma (explicação passo a passo, sem pular):
- Uma ligação
resulta do “encaixe frontal” (head-on) entre orbitais atômicos. Em linguagem simples: dois lóbulos de orbitais apontam um para o outro e se sobrepõem diretamente. - Exemplos de sobreposição que formam
: , , (quando o overlap é frontal), ou entre orbitais híbridos como , , . - Característica física da
: densidade eletrônica concentrada ao longo da linha que une os núcleos; essa sobreposição frontal torna a ligação relativamente forte. - Consequência prática: a presença de uma
permite rotação livre (ou quase livre) ao redor do eixo da ligação se não houver outras restrições, porque a rotação não desfaz a sobreposição frontal tão facilmente.
Passo 3
O que é uma ligação
e como ela se forma (explicação passo a passo):
- Uma ligação
resulta da sobreposição lateral (side-by-side) de orbitais não-hibridizados. Ou seja, dois lóbulos paralelos se aproximam e formam uma nuvem de densidade acima e abaixo (ou à frente e atrás) do plano que contém os núcleos. - Para formar uma
é necessário que existam orbitais perpendiculares ao eixo da ligação e não envolvidos em . Portanto só aparece quando há “pares extras” de elétrons formando ligações além da primeira. - Característica física da
: densidade eletrônica localizada fora da linha que une os núcleos; cada é, em geral, menos forte que uma individualmente. - Consequência prática: a existência de
impede rotação livre em torno do eixo da ligação porque a rotação quebra a sobreposição lateral.
Passo 4
Como contar
e
entre dois átomos (regra prática que você pode usar na prova):
- Regra simples: para qualquer ligação entre dois átomos, sempre existe exatamente uma ligação
(é a primeira ligação formada entre esses átomos). - Se houver ligações adicionais (ou seja, ligação dupla ou tripla), cada ligação extra corresponde a uma ligação
formada por sobreposição lateral de orbitais . - Assim, a numeração de
é “o número de ligações totais menos 1”, enquanto sempre há uma única .
Passo 5
Exemplos concretos (para fixar na cabeça — leia devagar e mentalize a estrutura):
- Etano, ligação C–C simples: cada carbono é
. A ligação entre carbonos é frontal → forma-se uma apenas. Não há orbitais paralelos disponíveis para fazer . - Eteno (etileno), ligação C=C dupla: cada carbono é
. O primeiro par de orbitais faz a sobreposição frontal → uma . Sobram um orbital por carbono, ambos perpendiculares ao plano da molécula; esses dois se sobrepõem lateralmente → formam uma . Resultado: uma ligação (a “primária”) + uma (a “segunda”). - Etino (acetileno), ligação C≡C tripla: cada carbono é
. O par de orbitais faz frontal → uma . Existem dois orbitais não hibridizados em cada carbono, perpendiculares entre si; cada par correspondente de realiza sobreposição lateral → formam duas ortogonais entre si. Resultado: uma + duas .
Passo 6
Consequências importantes para a prova (como usar isso em questões rápidas):
- Rotação: ligação com apenas
(simples) permite rotação; presença de qualquer (dupla ou tripla) restringe a rotação. Use isso para responder perguntas sobre isomeria cis/trans. - Força e comprimento: adicionar
aumenta a ordem da ligação (mais pares ligantes entre os mesmos átomos), o que geralmente diminui o comprimento da ligação e aumenta a energia de ligação total. Mas cada isolada é menos forte que a correspondente. Assim, tripla > dupla > simples em força total e tripla < dupla < simples em comprimento. - Identificação rápida: ao ver uma linha (–) é uma ligação simples → pense em
; ao ver → há algo além da (há uma ); ao ver → múltiplas além da .
Resposta
Ligação simples: uma
Ligação dupla: uma + uma
Ligação tripla: uma + duas
Ligação dupla: uma
Ligação tripla: uma