(Valor 1). Identifique os orbitais atômicos na ligação sigma C-C no etino.
A) (2 \mathrm{sp} 2,2 \mathrm{sp} 2)
B) (2 \mathrm{sp} 3,2 \mathrm{sp} 3)
C) (2 \mathrm{sp}, 2 \mathrm{sp})
D) (2 \mathrm{p}, 2 \mathrm{p})
E) (2 s p, 1 s)

Passo 1

O enunciado pede: identificar os orbitais atômicos que formam a ligação sigma \mathrm{C}{-}\mathrm{C} no etino (etino = \mathrm{C}_2\mathrm{H}_2). As alternativas fornecidas são:
A) (2\mathrm{sp}^2,\,2\mathrm{sp}^2)
B) (2\mathrm{sp}^3,\,2\mathrm{sp}^3)
C) (2\mathrm{sp},\,2\mathrm{sp})
D) (2\mathrm{p},\,2\mathrm{p})
E) (2\mathrm{sp},\,1\mathrm{s})

Passo 2

Vamos lembrar o que cada átomo de carbono traz de elétrons na camada de valência. A configuração eletrônica do carbono é 1\mathrm{s}^2\,2\mathrm{s}^2\,2\mathrm{p}^2. No etino cada carbono faz ligações assim:
  • um átomo de hidrogênio ligado a ele (sigma \mathrm{C}{-}\mathrm{H});
  • o outro carbono, com que forma uma ligação tripla: uma ligação sigma \mathrm{C}{-}\mathrm{C} e duas ligações pi \pi.
Portanto, cada carbono está envolvido em duas regiões de ligação (uma com H e outra com o outro C), o que dá geometria linear (ângulo 180^\circ) ao redor de cada carbono.

Passo 3

Explicando o conceito necessário (de forma direta e prática): quando um átomo tem duas regiões de ligação e quer adotar geometria linear, os orbitais atômicos que participam das ligações costumam se reorganizar por hibridação de tipo \mathrm{sp}. Em termos simples:
2\mathrm{s} + 2\mathrm{p} \longrightarrow 2\\ \mathrm{sp}\\ (\text{dois orbitais híbridos}) + 2\\ \mathrm{p}\\ (\text{orbitais }2\mathrm{p}\\ \text{não hibridizados})íã
Aqui cada carbono forma dois orbitais \mathrm{sp}: um desses \mathrm{sp} fará a sigma \mathrm{C}{-}\mathrm{C}, o outro fará a sigma \mathrm{C}{-}\mathrm{H}. Os dois orbitais 2\mathrm{p} não hibridizados ficam perpendiculares entre si e formam as duas ligações \pi por sobreposição lateral.

Passo 4

Especificando para a ligação sigma \mathrm{C}{-}\mathrm{C} no etino: a ligação sigma central é formada pela sobreposição frontal (axial) de um orbital \mathrm{sp} de um carbono com um orbital \mathrm{sp} do outro carbono. Logo, a contribuição é (\!2\mathrm{sp},\,2\mathrm{sp}\!).

Passo 5

Vamos eliminar as alternativas erradas, com uma frase curta para cada:
  • A) (2\mathrm{sp}^2,\,2\mathrm{sp}^2): corresponde a hibridação \mathrm{sp}^2 (trigonal planar), típica de eteno ( \mathrm{C}_2\mathrm{H}_4), não de etino.
  • B) (2\mathrm{sp}^3,\,2\mathrm{sp}^3): corresponde a hibridação \mathrm{sp}^3 (tetraédrica), típica de etano ( \mathrm{C}_2\mathrm{H}_6), não de etino.
  • D) (2\mathrm{p},\,2\mathrm{p}): sobreposição 2\mathrm{p}{-}2\mathrm{p} forma tipicamente ligações \pi (por sobreposição lateral); ligações sigma preferencialmente vêm de sobreposição frontal de orbitais híbridos quando há hibridação.
  • E) (2\mathrm{sp},\,1\mathrm{s}): isso indicaria um orbital 1\mathrm{s} participando da sigma \mathrm{C}{-}\mathrm{C}, o que não faz sentido (o 1\mathrm{s} é do H, não do C; além disso a sigma \mathrm{C}{-}\mathrm{C} conecta dois carbonos).

Passo 6

Portanto, com base na contagem de ligações, geometria linear e na ideia de hibridação necessária para formar dois orbitais híbridos por carbono, a ligação sigma \mathrm{C}{-}\mathrm{C} no etino é formada por 2\mathrm{sp} de cada carbono, isto é, (2\mathrm{sp},\,2\mathrm{sp}).

Resposta

C) (2\mathrm{sp},\,2\mathrm{sp})

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