a) Descreva o processo de hibridização que ocorre no átomo de carbono para formar ligações em
(etileno).
b) Compare as energias dos orbitais híbridos
com os orbitais p não hibridizados.
c) Explique como a hibridização afeta a energia e a força das ligações sigma (
) formadas entre os átomos de carbono.
b) Compare as energias dos orbitais híbridos
c) Explique como a hibridização afeta a energia e a força das ligações sigma (
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre a molécula de etileno (
). A gente vai falar sobre hibridização dos orbitais no átomo de carbono, comparar energias dos orbitais híbridos
com orbitais p não hibridizados, e ver como isso afeta as ligações sigma (
). Para isso, vamos precisar entender o que é hibridização, quais são os tipos de orbitais híbridos e como a energia deles influencia a formação das ligações químicas.
Passo 2
Parte a) Vamos descrever o processo de hibridização no carbono para formar as ligações em
.
O átomo de carbono tem a configuração eletrônica
. Em
, cada carbono forma três ligações sigma: duas com hidrogênios e uma com o outro carbono. Para facilitar isso, os orbitais atômicos do carbono se misturam para formar orbitais híbridos.
No caso do etileno, o carbono passa por hibridização
. Isso significa que um orbital s e dois orbitais p se combinam para formar três orbitais híbridos
idênticos. Esses três orbitais
est��o dispostos em um plano com ângulos de 120 graus entre eles, permitindo a formação das três ligações sigma. O orbital p que sobra (não hibridizado) fica perpendicular a esse plano e participa da formação da ligação pi (
) entre os dois átomos de carbono.
Passo 3
Parte b) Vamos comparar as energias dos orbitais híbridos
com os orbitais p não hibridizados.
Os orbitais híbridos
são uma mistura de orbitais s e p, o que significa que têm mais caráter s (25%) e menos caráter p (75%). Como os orbitais s são mais próximos do núcleo e têm menor energia que os orbitais p, os orbitais híbridos
têm energia intermediária entre os orbitais s e p puros.
Por outro lado, os orbitais p não hibridizados mantêm sua energia original mais alta. Essa diferença de energia faz com que os orbitais
sejam mais estáveis para formar ligações sigma, enquanto os orbitais p não hibridizados são ideais para formar as ligações pi, que são mais fracas e ocorrem acima e abaixo do plano das ligações sigma.
Passo 4
Parte c) Vamos explicar como a hibridização afeta a energia e a força das liga��ões sigma (
) formadas entre os átomos de carbono.
A hibridização
cria orbitais híbridos com maior sobreposição espacial quando comparados aos orbitais p puros. Isso significa que as ligações sigma formadas pelos orbitais
são mais fortes e têm maior energia de ligação, tornando a molécula mais estável. Além disso, os orbitais
direcionam as ligações em um plano trigonal, facilitando a formação de ligações pi com orbitais p sobrepostos de forma perpendicular.
Resposta
a) Nos átomos de carbono de
, ocorre hibridização
, onde um orbital s e dois orbitais p se misturam para formar três orbitais híbridos
, dispostos em um plano trigonal.
b) Os orbitais híbridos
têm energia intermediária entre os orbitais s e p, sendo mais estáveis que os orbitais p não hibridizados, que mantêm maior energia.
c) A hibridização
aumenta a força e a energia das ligações sigma devido à maior sobreposição dos orbitais híbridos, resultando em ligações mais estáveis entre os átomos de carbono.
Exercícios relacionados
Sobre o modelo PRENV:
a) Dê a sua definição e explique sua importância na previsão da geometria molecular.
b) Como o número de pares de elétrons não ligantes afeta a geometria molecular segundo o modelo RPENV? Dê exemplos.
c) Compare a geometria de e
com base no modelo RPENV.
a) Dê a sua definição e explique sua importância na previsão da geometria molecular.
b) Como o número de pares de elétrons não ligantes afeta a geometria molecular segundo o modelo RPENV? Dê exemplos.
c) Compare a geometria de
Utilize a Teoria da Repulsão dos Pares de Elétrons da Camada de Valência (PRENV) para analisar a geometria molecular e o número de elétrons de domínio em torno de um átomo central em moléculas com ligações duplas e triplas. Responda às questões a seguir:
a) Considere a molécula de . Quantos pares de elétrons de domínio estão presentes ao redor do átomo central de carbono? Como a presença de ligações duplas afeta a determinação da geometria molecular dessa molécula?
b) Agora, considere a molécula de (acetileno), onde há uma ligação tripla entre os átomos de carbono. Quantos pares de elétrons de domínio estão presentes ao redor de um dos átomos de carbono? Como a presença de uma ligação tripla influencia a geometria molecular da molécula?
c) Com base na PRENV, explique por que as ligações duplas e triplas são tratadas como um único domínio de elétrons ao determinar a geometria molecular, e descreva como isso se reflete na forma das moléculas e
.
a) Considere a molécula de
b) Agora, considere a molécula de
c) Com base na PRENV, explique por que as ligações duplas e triplas são tratadas como um único domínio de elétrons ao determinar a geometria molecular, e descreva como isso se reflete na forma das moléculas
a) Explique como a hibridização dos orbitais atômicos de um átomo central em uma molécula determina a geometria molecular.
b) Determine a hibridização do átomo central em uma molécula de e
.
c) Qual é a geometria molecular esperada para cada uma dessas moléculas, com base na hibridização do átomo central?
b) Determine a hibridização do átomo central em uma molécula de
c) Qual é a geometria molecular esperada para cada uma dessas moléculas, com base na hibridização do átomo central?
Em relação ao átomo do elemento representado por
, assinale qual das afirmativas é falsa e justifique
a) Seu íon é monovalente negativo.
b) Seu subnível mais energético é .
c) Pertence ao período.
d) Possui a menor energia de ionização no seu período.
e) Pertence à família dos halogênios.
a) Seu íon é monovalente negativo.
b) Seu subnível mais energético é
c) Pertence ao
d) Possui a menor energia de ionização no seu período.
e) Pertence à família dos halogênios.