- (Teoria da Ligação de Valência) Mostre o tipo de cada ligação (e hibridização, quando for o caso) na molécula de ácido etanoico (acético),
.
Passo 1
O enunciado pede: mostrar o tipo de cada ligação e a hibridização, quando for o caso, na molécula de ácido etanoico (acético),
.\n
Informações relevantes fornecidas ou que usaremos sem perguntar nada: a fórmula molecular é . A estrutura usual (a que vamos usar) do ácido acético é a conhecida estrutura de ácido carboxílico: um grupo metila ligado a um grupo carboxila — escrita truncada como
. Portanto, os átomos que precisamos analisar são: o carbono da metila (vou chamar de
), o carbono da carboxila (
), o oxigênio carbonílico (
), o oxigênio da hidroxila (
) e os quatro hidrogênios. O objetivo é, para cada átomo relevante, determinar sua hibridização (se aplicável) e, para cada ligação, determinar se é sigma, pi, ou composta (por exemplo, uma ligação dupla = sigma + pi).
Informações relevantes fornecidas ou que usaremos sem perguntar nada: a fórmula molecular é
Passo 2
Vamos primeiro construir a estrutura de ligações (Lewis simplificado) e contar ligações por átomo — isso é necessário para decidir hibridização e tipo de ligação.\n
A estrutura padrão é:
A estrutura padrão é:
Que lendo em átomos é:
;
;
;
; e três
.\n
Para decidir hibridização usamos a regra prática (explicada no próximo passo): contamos as “regiões de densidade eletrônica” ao redor de cada átomo (cada ligação simples, ligação múltipla ou par de elétrons não-ligantes conta como uma região).
Para decidir hibridização usamos a regra prática (explicada no próximo passo): contamos as “regiões de densidade eletrônica” ao redor de cada átomo (cada ligação simples, ligação múltipla ou par de elétrons não-ligantes conta como uma região).
Passo 3
Pequena aula sobre hibridização e como contar:
- Conceito prático: a hibridização de um átomo de carbono (ou oxigênio) pode ser inferida pelo número de regiões de densidade eletrônica (RDE) ao seu redor. Uma RDE é: cada ligação simples conta como 1, cada ligação múltipla (dupla ou tripla) conta como 1 RDE também, e cada par isolado (lone pair) conta como 1 RDE.
- Mapeamento usual:
- Observação sobre múltiplas ligações: por exemplo, numa ligação dupla C=O, o par sigma é formado por orbitais híbridos e a componente pi é formada por sobreposição lateral de orbitais
não hibridizados; porém toda a dupla conta como 1 RDE para efeito de hibridização.
Passo 4
Determine a hibridização do carbono da metila
.\n
Contagem de RDE para :
Contagem de RDE para
- três ligações
(cada uma conta 1), - uma ligação
(conta 1).
Total:RDE.\n
Pelo mapeamento: RDEhibridização .\n
Interpretação prática: o carbono da metila usa quatro orbitais híbridospara formar quatro ligações sigma com três hidrogênios e com o carbono vizinho. Geometricamente, formato aproximadamente tetraédrico com ângulos próximos de ).
Passo 5
Determine a hibridização do carbono da carboxila
.\n
Contagem de RDE para :
Contagem de RDE para
- uma ligação simples para
(1), - uma ligação dupla para
(conta como 1 RDE), - uma ligação simples para
(1).
Total:RDE.\n
Pelo mapeamento: RDEhibridização .\n
Interpretação prática:é trigonal planar, com ângulos próximos de ). Um dos seus orbitais híbridos forma a ligação sigma com ; o orbital não hibridizado do carbono participa na formação da ligação pi da dupla .
Passo 6
Determine a hibridização dos oxigênios.\n
Oxigênio carbonílico : este oxigênio está ligado ao carbono por uma dupla e tem dois pares isolados (dois lone pairs). Contagem de RDE: a dupla conta como 1 RDE e há mais 2 RDE dos pares isolados, total
. Logo hibridização
.\n
Oxigênio da hidroxila : está ligado ao carbono por uma simples e ao hidrogênio por uma simples, e tem dois pares isolados. Contagem de RDE:
(C–O)
(O–H)
(dois pares isolados)
RDE. Logo hibridização
.\n
Observação pedagógica: os pares isolados ocupam orbitais híbridos quando o átomo está (como em
), enquanto em
(sp^2) um dos pares pode ocupar um orbital
ou um híbrido dependendo da descrição, mas a conclusão imediata é a hibridização sp^2 para o oxigênio carbonílico.
Oxigênio carbonílico
Oxigênio da hidroxila
Observação pedagógica: os pares isolados ocupam orbitais híbridos quando o átomo está
Passo 7
Pequena aula sobre tipos de ligação (sigma e pi) e como identificá-los na prática:
- Toda ligação simples é composta por um único componente sigma (
). Sigma resulta do recobrimento frontal entre dois orbitais (por exemplo, entre um orbital híbrido e um orbital do hidrogênio, ou entre dois orbitais híbridos). - Ligações múltiplas: uma dupla é formada por uma ligação sigma mais uma ligação pi (
). A ligação pi resulta da sobreposição lateral de orbitais que não foram hibridizados. - Assim, para cada ligação na molécula identificamos se é apenas sigma (ligações simples) ou sigma
pi (ligações duplas).
Agora apliquemos isso à estrutura.
Passo 8
Classificação explícita de cada ligação na
com justificativa curta e orbitais envolvidos:\n
- Para cada ligação
(são três): são ligações simples; portanto cada uma é uma ligação . Orbitais envolvidos: orbital do sobrepondo-se com o orbital do .\n - Ligação
: é uma ligação simples; portanto uma ligação . Orbitais envolvidos: do com do .\n - Ligação
(dupla): é composta por uma ligação e uma . A vem da sobreposição frontal entre um orbital do e um orbital do . A vem da sobreposição lateral entre os orbitais não hibridizados do e do .\n - Ligação
: é uma ligação simples; portanto apenas . Orbitais envolvidos: orbital do sobrepondo-se com um orbital do .\n - Ligação
: ligação simples , entre orbital do oxigênio e do hidrogênio.\n
Comentário adicional (útil na prova): por ressonância parcial do grupo carboxila, há alguma delocalização eletrônica que confere caráter parcial de dupla à ligaçãoem certas estruturas canônicas; isso não muda a contagem de RDE para a hibridização básica (o carbono da carboxila continua ) mas explica por que a ligação na carboxila é mais curta / mais forte do que uma simples C–O comum.
Resposta
Ligações:\n