(3^{a}) Questão: Em muitas aminas, o átomo de azoto possui hibridação \mathrm{sp}^{3}, com uma estrutura piramidal e ângulos de ligação próximos de 109^{\circ}. Na formamida, o átomo de azoto encontra-se num arranjo planar, com ângulos de ligação próximos a 120^{\circ}. Explique esses dados experimentais.
NH2MgO

Passo 1

O enunciado compara duas situações de hibridação no átomo de azoto: em aminas simples, onde experimetalmente observamos estrutura piramidal com ângulos aproximados de 109^\circ, e na formamida, onde o azoto é planar, com ângulos cerca de 120^\circ. O conteúdo principal aqui é hibridação de orbitais atômicos e delocalização de elétrons (ressonância).

Passo 2

Em uma amina genérica \mathrm{R-NH_2}, o azoto tem quatro pares de elétrons em hibridação \mathrm{sp^3}: três pares ligantes N–R ou N–H e um par não ligante. Cada orbital híbrido \mathrm{sp^3} forma um vértice de um tetraedro aproximado, e o par livre exige ainda mais espaço, deslocando os ângulos para cerca de 109^\circ. Daí a geometria piramidal.

Passo 3

Na formamida \mathrm{H_2NCHO}, o azoto está ligado a dois hidrogênios e ao carbono do grupo carbonila. O par não ligante do azoto pode se delocalizar para o sistema \mathrm{C=O} através de ressonância:
\mathrm{H_2N\!-\!C(=O)H} \quad\longleftrightarrow\quad \mathrm{H_2N^+=\!C(O^-)\!H}.
Essa ressonância confere caráter parcial de dupla ligação ao enlace N–C.

Passo 4

Para maximizar a sobreposição do orbital contendo o par não ligante com o orbital \pi^* do carbono da carbonila, o azoto adota hibridação \mathrm{sp^2}. Assim, ele usa três orbitais \mathrm{sp^2} num plano (dois para N–H, um para N–C) e o orbital p não hibridizado participa da delocalização. Essa disposição gera ângulos aproximados de 120^\circ e geometria planar.

Resposta

O azoto nas aminas é \mathrm{sp^3} e piramidal ( 109^\circ) porque o par livre fica em um orbital híbrido. Na formamida, o par livre do azoto se delocaliza no sistema \mathrm{C=O}, promovendo ressonância e hibridação \mathrm{sp^2}, o que torna o azoto planar com ângulos de 120^\circ.

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