Esboce o diagrama de energia para a ligação de valência para as moléculas de acetona, , ácido fórmico, HCOOH e etanol, . Qual é a hibridação de cada carbono dessas moléculas? Justifique.

Passo 1

Beleza, então vamos começar resumindo o que a pergunta está pedindo. A gente precisa desenhar o diagrama de energia para as ligações de valência nas moléculas de acetona , ácido fórmico, HCOOH, e etanol, . Além disso, temos que identificar a hibridação de cada carbono nessas moléculas e justificar isso. Para resolver isso, vamos precisar entender os conceitos de ligações de valência, diagramas de energia e hibridação dos átomos de carbono.

Passo 2

Primeiro, vamos dar uma olhada na estrutura de cada molécula para identificar como os átomos de carbono estão ligados. Isso nos ajudará a determinar a hibridação de cada carbono.
  • Acetona : Tem dois grupos metil ( ) ligados a um carbono carbonila ( ).
  • Ácido fórmico, HCOOH: Tem um grupo hidroxila ( ) e um grupo carbonila ( ) ligados ao mesmo carbono.
  • Etanol, : Tem um grupo metil ( ), um grupo metileno ( ) e um grupo hidroxila ( ).

Passo 3

Agora, vamos entender o que é hibridação. A hibridação é o processo pelo qual os orbitais atômicos (s, p, d) se combinam para formar novos orbitais híbridos que permitem a formação de ligações químicas. Para os carbonos, as hibridações mais comuns são:
  • sp³: Quando o carbono forma quatro ligações simples, resultando em geometria tetraédrica.
  • sp²: Quando o carbono forma uma ligação dupla (como na carbonila), resultando em geometria trigonal plana.
  • sp: Quando o carbono forma duas ligações duplas ou na tripla ligação, resultando em geometria linear.

Passo 4

Vamos analisar cada molécula e determinar a hibridação de cada carbono:
  1. Acetona :
    • Os dois carbonos dos grupos metil estão ligados a três hidrogênios e a um carbono, formando quatro ligações simples. Portanto, a hibridação desses carbonos é sp³.
    • O carbono carbonila está formando uma ligação dupla com o oxigênio e duas ligações simples com os grupos metil, totalizando três regiões de eletrão. Logo, a hibridação é sp².
  2. Ácido fórmico, HCOOH:
    • O carbono central está ligado a um hidrogênio, a um oxigênio via ligação dupla (carbonila) e a um grupo hidroxila. São três regiões de eletrão, então a hibridação é sp².
    • Os oxigênios também têm hibridações específicas, mas como a pergunta foca nos carbonos, vamos focar neles.
  3. Etanol, :
    • O carbono do grupo metil ( ) está formando quatro ligações simples, então sua hibridação é sp³.
    • O carbono do grupo metileno ( ) está formando duas ligações simples com hidrogênios, uma ligação simples com o metil e uma ligação simples com o grupo hidroxila, totalizando quatro ligações simples. Portanto, também é sp³.

Resposta

A hibridação dos carbonos nas moléculas analisadas é a seguinte:
  • Acetona : Carbonos dos grupos são sp³ e o carbono carbonila é sp².
  • Ácido fórmico, HCOOH: O carbono central é sp².
  • Etanol, : Ambos os carbonos ( e ) são sp³.

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