www.quimica10.com.br AULA 09: TEORIA DOS ORBITAIS - HIBRIDIZAO DO CARBONO I - TEORIA DOS ORBITAIS. Na aula anterior verificamos as ligaes qumicas atravs da regra do Octeto desenvolvida por Lewis. Nesta aula apresentaremos o modelo de ligao qumica apartir de orbitais moleculares. De acordo com a teoria dos orbitais moleculares, as ligaes qumicas (pareamento eletrnico) s so efetuadas por orbitais atmicos semipreenchidos ou incompletos, estes se interpenetram originado orbitais moleculares conhecidos como orbitais moleculares sigma () e orbitais moleculares pi () Os orbitais atmicos de interesse so tipo s (esfrico) e tipo p (halteres orientado nos eixos ortogonais).

LIGAO : a ligao formada pela interpenetrao frontal de orbitais (segundo um mesmo eixo). A ligao s forte e difcil de ser rompida. Pode ser feita com qualquer tipo de orbital atmico; Observe a ligao entre orbitais de hidrognio para constituir uma molcula de H2

Esses orbitais se atraem mutuamente at que se interpenetram formando um orbital tipo Sigma (s-s).

Analise agora uma interpenetrao de orbital s e p formando uma ligao sigma.

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LIGAO : a ligao formada pela aproximao lateral de orbitais (segundo eixos paralelos). A ligao p mais fraca e mais fcil de ser rompida; S ocorre entre orbitais atmicos do tipo "p". Observe a figura

Com o exposto pode-se concluir que simples ligaes so efetuadas atravs de orbitais moleculares tipo , as duplas ligaes so desenvolvidas por orbital tipo e , j as triplas ligaes so formadas por 1 orbital tipo e dois tipo .

II - HIBRIDAO A teoria da hibridizao, tenta justificar as ligaes qumicas nvel de orbitais que no podem ser justificadas pela Regra do Octeto. As hibridizaes estudadas no Ensino Mdio, so do tipo sp3, sp2 e sp, evidenciadas para o carbono, boro e berlio. Como vimos anteriormente, s constitui ligao qumica o orbital semipreenchido, sendo assim o elemento carbono que apresenta apenas dois orbitais semipreenchidos, executaria apenas duas ligaes qumicas ao invs de quatro ligaes como cotidianamente efetua. Atravs da teoria dos hbridos justiamos essas ligaes.

www.quimica10.com.br Para o carbono temos:6

C 1s2 2s2 2p2 configurao no estado fundamental.

A teoria de hibridizao, admite que o eltron s2 absorva alguma forma de energia e seja promovido para o orbital p vazio, caracterizando assim o estado excitado ou ativado.

Atravs do nmero de ligaes pi efetuadas pelo carbono teremos a fuso de orbitais s e p para formar os estados hbridos que definem as ligaes tipo sigma. Sendo assim teremos: Carbono com 2 ligaes pi e 2 sigmas (carbono com uma ligao tripla ou duas duplas) - C ou =C=

hibridizao tipo sp

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Carbono com 1 ligao pi e trs ligaes sigma. (carbono com uma dupla ligao) Hibridizao sp2

Carbono com quatro ligaes tipo sigma. (carbono com apenas simples ligaes) Hibridizao sp3

www.quimica10.com.br O quadro a seguir trs de maneira resumida as hibridizaes de interesse ao Ensino Mdio, assim como o ngulo existente entre os ligantes e a geometria adotada pela molcula hibridizada. Famlia 2A 3A 4A Hibridao Sp Sp2 Sp3 Geometria Linear Trigonal plana Tetradrica Angulo(s) 180 120 10928' Exemplo BeH2 (C2H2*) BH3 (C2H4*) CH4*

Importante. Carbono: (CH4*) = 4 ligaes simples: sp3; (C2H4*) = 01 dupla e 02 simples: sp 2; (C2H2*) = 02 duplas ou 01 tripla e 01 simples: sp) Obs.: Hibridao da amnia (NH3) e da gua (H2O): sp3.

PROPOSIO DE ATIVIDADES.

01. (UFF) As ligaes qumicas nos compostos orgnicos podem ser do tipo sigma ou pi. A ligao formada pela interao de dois orbitais atmicos, segundo o eixo que une os dois tomos, ao passo que na ligao , a interao dos orbitais atmicos se faz segundo o plano que contm o eixo da ligao.

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Na estrutura representada acima, tem-se: a) 2 ligaes e 6 ligaes b) 2 ligaes e 8 ligaes c) 4 ligaes e 4 ligaes d) 6 ligaes e 2 ligaes e) 8 ligaes e 2 ligaes Resultado: letra E

02. (UFRN) Na molcula de propeno (CH2 = CH CH3), qualquer um dos carbonos com hibridizao sp2 apresenta: a) 1 ligao sigma e 3 ligaes pi b) 4 ligaes sigma e 2 pi c) 2 ligaes sigma e 2 pi d) 3 ligaes sigma e 1 ligao pi Resposta: letra D

03. (Puc-rio) Tal como o CO2, o CH4 tambm causa o efeito estufa, absorvendo parte da radiao infravermelha que seria refletida da Terra para o espao. Esta absoro deve-se estrutura das suas molculas que, no caso destes dois compostos, apresentam, respectivamente, ligaes:

www.quimica10.com.br Nmeros atmicos: H = 1; C = 6; O = 8 a) e s. b) e s-sp3. c) e s-p. d) s e . e) s-sp3 e . Resultado: letra B

04. (Puc-PR) A acetona (H3C-CO-CH3), um importante solvente orgnico, apresenta nos seus carbonos, respectivamente, os seguintes tipos de hibridao: a) sp, sp2 e sp3 b) sp3, sp3 e sp3 c) sp2, sp e sp3 d) sp3, sp2 e sp3 e) sp3, sp2 e sp2 Resultado: letra D

05. (UERJ) O gosto amargo da cerveja devido seguinte substncia de frmula estrutural plana:

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Essa substncia, denominada mirceno, provm das folhas de lpulo adicionadas durante a fabricao da bebida. O nmero de ligaes pi presentes na estrutura do mirceno igual a: a) 3 b) 5 c) 8 d) 15 Resultado: letra A 06. (Mackenzie-SP) O BeH2 uma molcula que apresenta: Dados os nmeros atmicos: Be=4 e H=1 a) geomtrica molecular linear. b) ngulo de ligao igual a 120. c) o tomo de berlio com hidridao sp2. d) uma ligao covalente sigma s-s e uma ligao pi. e) duas ligaes covalentes sigma s-p. Resultado: letra A

07. (UERJ) Na composio de corretores do tipo "Liquid Paper", alm de hidrocarbonetos e dixido de titnio, encontra-se a substncia isocianato de alila, cuja frmula estrutural

www.quimica10.com.br plana representada por CH2 = CH CH2 - N = C = O. Com relao a esta molcula, correto afirmar que o nmero de carbonos com hibridao sp2 igual a: a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 Resultado: letra B

08. (UFSC adaptada) Assinale as proposies CORRETAS. Em relao figura a seguir (HC CH), podemos afirmar que:

01. entre os tomos de carbono existem uma ligao do tipo sp2-sp2 e uma ligao do tipo p-p. 02. entre os tomos de carbono existem uma ligao do tipo sp-sp e duas ligaes do tipo p-p. 04. a geometria da molcula linear. 08. a ligao, entre o carbono e hidrognio, do tipo sp2 -s. Soma das corretas ( Resultado: 02+04 = 06 )

www.quimica10.com.br 09. (Mackenzie-SP) Nos compostos triclorometano (Cl3CH) e trifluoreto de boro (BF3), o carbono e o boro apresentam, respectivamente, hibridao: Dados: Boro (n atmico=5) e Carbono (n atmico=6) Cl (7A) e F (7A) a) sp2 e sp3. b) sp3 e sp3. c) sp3 e sp. d) sp e sp2. e) sp3 e sp2. Resultado: letra E

10. A(s) ligao(es) carbono-hidrognio existente(s) na molcula de metano (CH4) pode(m) ser interpretada(s) como sendo formada(s) pela interpenetrao frontal dos orbitais atmicos "s" do tomo de hidrognio, com os seguintes orbitais atmicos do tomo de carbono: a) Quatro orbitais p. b) Quatro orbitais sp3. c) Um orbital hbrido sp3. d) Um orbital s e trs orbitais p. e) Um orbital p e trs orbitais sp2. Resultado: letra B

11. (Mackenzie-SP) Na ligao entre tomos do elemento qumico cloro, que tem nmero atmico igual a 17, forma-se uma: a) molcula triatmica. b) substncia simples inica. c) molcula apolar.

www.quimica10.com.br d) molcula polar. e) substncia composta gasosa. Resultado: letra C

12. (UFSC) Assinale a(s) proposio(es) CORRETA(S). Os compostos formados a partir dos elementos oxignio, cloro, sdio e clcio devem apresentar frmulas, ligaes qumicas predominantes e estados fsicos, em condies ambientes, respectivamente: 01. CaCl2, inica, slido. 02. NaCl, inica, lquido. 04. Cl2, covalente, gs. 08. Na2O, covalente, lquido. 16. O2, inica, gs. Resultado: 01 + 04 = 05

13. (Fei-SP) As molculas do monxido de carbono (CO) e do dixido de carbono (CO 2) possuem diferenas nas suas estruturas moleculares. Assinale a alternativa correta: Dados: C (Z = 6) O (Z = 8)

a) CO tem ligaes inicas e CO2 ligaes covalentes b) CO tem duas ligaes covalentes simples e CO2 tem duas ligaes covalentes simples e duas dativas. c) ambas possuem duas ligaes covalentes dativas d) CO possui duas ligaes covalentes simples e uma dativa e CO2 possui quatro ligaes covalentes simples e) CO linear e CO2 triangular

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14. Dada a frmula estrutural da metilamina, responda: quais os nmeros de eltrons das camadas de valncia do nitrognio e do carbono?

H | H-N-C-H | |

H H Resultado: 5 e 4