Usando os conceitos da Teoria da Ligação de Valência (TLV), explique por que a molécula de
possui geometria tetraédrica.
Passo 1
O enunciado pede para usar a Teoria da Ligação de Valência (TLV) e mostrar por que a molécula de
adota geometria tetraédrica. Para isso, vamos precisar dos conceitos de configuração eletrônica do carbono, excitacão necessária para formar quatro ligações e da ideia de hibridização de orbitais atômicos (mistura de
e
para formar orbitais híbridos equivalentes).
Passo 2
Começamos pela configuração eletrônica do carbono no estado fundamental:
Nesse estado há apenas dois elétrons desemparelhados (nos orbitais
), o que permitiria no máximo duas ligações covalentes simples.
Passo 3
Para ter quatro ligações, o carbono se “excita” promovendo um elétron do orbital
para o orbital
vazio. A configuração fica
com quatro elétrons desemparelhados, aptos a formar quatro ligações.
Passo 4
Na TLV, para explicar a equivalência dessas quatro ligações, misturamos o orbital
com os três orbitais
, gerando quatro orbitais híbridos idênticos chamados
. Cada híbrido
tem:
- 25% caráter
e 75% caráter . - Direção no espaço de modo a maximizar a separação entre si.
Passo 5
Os quatro orbitais
resultantes apontam para os vértices de um tetraedro regular, de modo a minimizar a repulsão entre pares eletrônicos (princípio da menor energia). Cada um desses híbridos sobrepõe-se com o orbital
de um átomo de hidrogênio, formando quatro ligações
equivalentes.
Resposta
A molécula de
é tetraédrica porque o carbono forma quatro orbitais híbridos idênticos
, dispostos nos vértices de um tetraedro, e cada um deles faz uma ligação
com um átomo de hidrogênio.