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HIBRIDIZAÇÃO DO ÁTOMO DE CARBONO

MAIRA GAZZI [email protected] [email protected]

ALGUNS CONCEITOS IMPORTANTES:VALÊNCIA: número fixo de ligações de um átomo;

ORBITAIS: são regiões na eletrosfera do átomo em que é máxima a probabilidade de se encontrar o elétron;

TEORIA DA VALÊNCIA: as ligações entre os átomos são formadas pela sobreposição de orbitais atômicos;

Figura 1 . Sobreposição dos orbitais da molécula H2

HIBRIDIZAÇÃO: a união de orbitais atômicos incompletos.

ORBITALExistem diferentes tipos de orbitais com diferentes tamanhos e formas , dispostas em torno do núcleo.

Figura 2. Níveis dos orbitais.

- O orbital correspondente ao nível de energia mais

baixo denomina-se 1s (esfera).

- Nível de energia imediatamente superior, orbital 2s

(esfera). Maior em tamanho e energia que

o orbital 1s. Menor estabilidade devido à distância

maior entre o núcleo e o elétron.

- Seguidamente existem 3 orbitais de igual energia

denominados orbitais P (2Px Py Pz).

ORBITALOs orbitais são representados por nuvens eletrônicas e são diferentes para

cada tipo de ligação. Uma ligação do tipo s temos um orbital esférico. E para uma

ligação p, temos um orbital na forma de duplo ovóide.

Figura 3. Orbitais s e p.

REPRESENTAÇÃO DO ORBITALOs orbitais são representados por quadradinhos.

SUBNÍVEL QUANTIDADE DE ORBITAL REPRESENTAÇÃO GRÁFICA

s 1

p 3

d 5

f 7

Figura 3. Subnível s Figura 4. Subnível p Figura 5. Subnível d Figura 6. Subnível f

ORBITAL INCOMPLETOUm orbital é considerado incompleto quando ele apresenta apenas um elétron ao invés de dois.

Esse é um orbital completo pois apresenta dois elétrons no orbital (o orbital é representado por um quadradinho e os elétrons são os risquinhos, um elétron com spin contrário ao outro).

Já esse é um orbital incompleto, pois apresenta apenas um elétron no orbital.

SOBREPOSIÇÃO DO ORBITALA ligação covalente é explicada pela sobreposição dos elétron. Sem essa

sobreposição não seria possível fazer uma ligação entre dois átomos (teoria da ligação de valência).

Figura 7. Ligações de H2 E HF.

A sobreposição também é explicada a partir do gráfico de energia, onde a maior energia é aquela em que os átomos estão sobrepostos, ou seja, se ligando.

SOBREPOSIÇÃO DO ORBITAL

LIGAÇÃO SIGMA E PILigação sigma (σ): quando os dois orbitais se interpenetram em um mesmo eixo. É uma ligação simples: A • • B, A — BLigação pi (π): quando dois orbitais p se interpenetram lateralmente (eixos paralelos). É uma ligação dupla: A : : B, A = BE há também os casos em que há duas ligações pi e uma sigma. Então é uma ligação tripla: A B

Figura 8 . Representação da ligação sigma. Figura 9 . Representação da ligação pi. Figura 10 . Representação da ligação pi e sigma.

H - HσO = Oπ

σN Nσ

π

π

PREENCHENDO OS ORBITAISPrimeiramente, deve-se preencher os orbitais de baixa energia e depois os

de maior energia. Devem ser preenchidos antes os subníveis e depois os orbitais do subnível. Ao preenchermos os orbitais, primeiro devemos preencher todos eles com apenas uma seta cada um, sendo que todas estarão voltadas para o mesmo sentido e, se ainda houver mais elétrons, continua-se preenchendo os orbitais com setas no outro sentido. Quando o número de elétrons não preenche todos os orbitais, dizemos que há elétrons desemparelhados.

Figura 11 . Distribuição de elétron nos orbitais do átomo de Fe. Figura 12 . Distribuição de elétrons nos orbitais do átomo de Li.

A HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp3

Esses elétrons desemparelhados ajudarão átomos a fazerem mais ligações, alguns elementos químicos como o Fósforo, o Enxofre, o Carbono etc.

A hibridização do Carbono permite que os átomos desse elemento sejam capazes de realizar quatro ligações químicas, ou seja, o carbono só realiza quatro ligações após sofrer o fenômeno da hibridização.

Na distribuição eletrônica do carbono (1s2, 2s2, sp2), percebemos que o subnível 1s está completo (com dois elétrons), o 2s está completo (com dois elétrons) e o subnível 2p está incompleto (o subnível p suporta seis elétrons, mas há somente dois). Distribuindo os elétrons do 2p de forma representativa, temos que:

Figura 13 . Distribuição dos elétrons do átomo de carbono.

2s 2p

Quando ele recebe energia de fora, um dos

elétrons do s passa para o orbital livre do

subnível p.

Essa energia de fora recebida é chamada de

estado de ativação. Quando os quatro orbitais

estão livres para a ligação, chamamos de

hibridação.


Olhando assim poderíamos pensar que o carbono só faz duas

ligações, mas sabemos que ele faz 4, mas como?

Figura 14. Hibridização do carbono.


Estado fundamental: estado inicial onde é feita a distribuição dos elétrons.Estado ativado: recebimento de energia e transferência de elétron.Estado hibridizado: estado final onde junta-se os orbitais.Podemos representar a hibridização das seguintes maneiras:

Figura 15. Estado fundamental do carbono Figura 17. Estado ativado do carbono Figura 18. Estado hibridizado do carbono

Dessa maneira o carbono poderá fazer quatro ligações simples.

Mas e quando ele fizer ligação dupla?


Figura 19. Ligações do C com H formando metano.

Ocorre quando o carbono faz uma ligação pi (π) e três ligações sigma (σ).Sabendo que a ligação pi só acontece em orbitais p puros, reservamos um

orbital só para ele.


Na Figura 20 temos o estado híbrido do carbono sp3.

Quando reservamos o orbital p puro, deixamos 3 orbitais para realizar a ligação sigma e 1 orbital para realizar a ligação dupla.

Figura 20. Estado híbrido do carbono

Figura 21. Hibridização do carbono sp2

Desse modo, o processo de hibridização sp2 pode ser representado pelos esquemas:


Figura 22. Hibridização do carbono sp2 Figura 23. Estados de hibridização do carbono sp2

Acontece quando ele realiza duas ligações pi (π) e duas ligações sigma (σ). Há nesse caso, então, duas possibilidades: o carbono pode fazer duas ligações duplas ou uma ligação simples e uma tripla.

Partindo da mesma ideia do sp2, já sabemos que dois orbitais serão reservados para ligação pi e dois para ligação sigma.

A HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp

Figura 24. Estado híbrido do carbono sp3

Figura 25. Separação dos orbitais sp e p puro

Sendo assim teremos a hibridização entre um orbital s e um p, originando um orbital híbrido sp:

Figura 26. Representação da hibridização do carbono sp.

A HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp

Figura 27. Representação do estado de hibridização do carbono sp.

EXEMPLOS

Figura 28. HIBRIDIZAÇÃO SP. Sobreposição de orbitais do gás cianídrico: gás cianídrico (HCN)

Figura 29. HIBRIDIZAÇÃO SP2. Sobreposição de orbitais do formol (ou metanal, CH2O)

RESUMINDO

1 orbital s + 1 orbital p = 2 orbitais híbridos sp 1 orbital s + 2 orbitais p = 3 orbitais híbridos sp2 1 orbital s + 3 orbitais p = 4 orbitais híbridos sp3

EXERCÍCIOS1-Identifique as ligações dos compostos como sigma(σ) ou pi(π).

a) b) c) d)

2- Faça a distribuição dos orbitais dos seguintes átomos:

a)O(8) b) S(16) c) N(7) d) CH4

EXERCÍCIOS

Com base em tudo que foi aprendido,

se o carbono for preso, porque ele pode

fazer 4 ligações?

Ele pode ligar para quantas pessoas

individuais, para quantos casais e para

quantas famílias de três pessoas?

2- a) O: 2, 6 b) S: 2,8,6 c) N: 2, 7 d) C: 4 H: 1 =

1- a) b) c)

d)

σσ σσ σ π π

πσ

σσ

σσσ σ σ

σσ σσ σ σ

σσ

σσσ

σσσσ σ σ σ σ

ππ

π

RESPOSTAS

FELTRE, Ricardo. Química Orgânica, vol. 3, 6 ed. São Paulo: Moderna, 2013.BRASIL ESCOLA. Hibridização do carbono. Disponível em:<https://brasilescola.uol.com.br/quimica/hibridizacao-carbono.htm>. Acesso em 30 de maio de 2018.

ALUNOS ONLINE. Hibridização sp2. Disponível em:<https://alunosonline.uol.com.br/quimica/hibridizacao-sp2.html>. Acesso em 30 de maio de 2018.

MUNDO EDUCAÇÃO. Modelo de orbitais e distribuição eletrônica. Disponível em: <https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/modelo-orbitais-distribuicao-eletronica.htm>. Acesso em 30 de maio de 2018.

BRASIL ESCOLA. Hibridização do tipo sp. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/quimica/hibridizacao-tipo-sp.htm>. Acesso em 30 de maio de 2018.

CURSO OBJETIVO. Módulo 1. Teoria dos orbitais. Disponível em:<http://www.curso-objetivo.br/Sistemas/Simulado_Curso_Aluno/arquivos/laboratorio_quimica/teoria_orbitais.pdf>. Acesso em 30 de maio de 2018.

REFERÊNCIAS

REFERÊNCIASFCAV/Unesp. Teoria da ligação de valência e orbitais híbridos. Disponível :<http://www.fcav.unesp.br/Home/departamentos/tecnologia/LUCIANAMARIASARAN/teoria-da-ligacao-de-valencia-e-orbitais-hibridos.pdf>. Acesso em 30 de maio de 2018.

UNIRIO. Química orgânica. Disponível em:<http://www4.unirio.br/laqam/organica_noturno/aula_1.pdf>. Acesso em 30 de maio de 2018.

Figura 1. http://neetescuela.org/wp-content/uploads/2012/11/H2.png

Figura

2.https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSwuA6onOqT7rHXhTw9rZXzrkEX_FRRKBPMPLB56

6lFcpsLLKIv

Figura 3. https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/modelo-orbitais-distribuicao-eletronica.htm


Figura 5. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d2/Orbitales_d.jpg

Figura

6.https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSQGvh4E5SfDN8RZH1nvcektcdAC3N5iHAVNSMrkx

p

71-_Bq8xW

Figura 7.

http://www.fcav.unesp.br/Home/departamentos/tecnologia/LUCIANAMARIASARAN/teoria-da-ligacao-de-

valencia-e-orbitais-hibridos.pdf

Figura 8. https://s1.static.brasilescola.uol.com.br/artigos/representacoes-ligacoes-sigmas-56e426e6d796d.jpg?i

=https://brasilescola.uol.com.br/upload/conteudo/images/representacoes-ligacoes-sigmas-56e426e6d796d.jpg&w

=600&h=350&c=FFFFFF&t=1

Figura 9,10,11.

http://www.curso-objetivo.br/Sistemas/Simulado_Curso_Aluno/arquivos/laboratorio_quimica/teoria_orbitais.pdf


Figura 13 e 14. https://brasilescola.uol.com.br/quimica/hibridizacao-carbono.htm

Figura 15: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/09/Carbono_em_Estado_Natural.PNG/

220px-Carbono_em_Estado_Natural.PNG

Figura 16: https://www.algosobre.com.br/images/stories/quimica/diagr-C-excit.jpg

Figura 17 e 18: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7b/Carbono_h%C3%ADbrido_em_sp%C2%B3.PNG/220px-Carbono_h%C3%ADbrido_em_sp%C2%B3.PNG

REFERÊNCIAS

Figura 19:

http://slideplayer.com.br/1652077/6/images/28/Qu%C3%ADmica+Geral+Na+mol%C3%A9cula+de+metano

+ocorrem+quatro+liga%C3%A7%C3%B5es+covalentes+entre+o+%C3%A1tomo+de+carbono+e+quatro+%C3%

A1tomos+de+hidrog%C3%AAnio..jpg

Figura 20,21,22: https://alunosonline.uol.com.br/quimica/hibridizacao-sp2.html

Figura 23: http://www.profpc.com.br/hibrid22.gif

Figura 24: https://alunosonline.uol.com.br/quimica/hibridizacao-sp2.html

Figura 25: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/hibridizacao-tipo-sp.htm

Figura 26,28: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/hibridizacao-tipo-sp.htm

Figura 27:

https://www.vestibular1.com.br/wp-content/uploads/2015/11/revisaodequimicahibridacaolinearplana.png

Figura 29:

https://www.google.com.br/search?biw=1366&bih=613&ei=uG0PW6HRJMKMwwTVq47wBQ&q=formula+do+

formol&oq=formula+do+formo&gs_l=psy-ab.3.0.0l2j0i22i10i30k1j0i22i30k1l5.411.4488.0.5728.18.13.2.3.5.0.166.1

413.1j11.12.0....0...1c.1.64.psy-ab..1.17.1451...0i131k1j0i67k1.0.uYZ5S4ceix0

REFERÊNCIAS

hibridizaÇÃo do Átomo de carbonoquimica.caxias.ifrs.edu.br/wp-content/uploads/2018/05/...capazes...

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