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.