Para a molécula do ácido cianídrico (H-C equiv N), descreva a formação das quatro ligações existentes, indicando os orbitais envolvidos e o tipo de interpenetração ocorrida.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente descrever como as quatro ligações da molécula de ácido cianídrico (H-C equiv N) são formadas. Isso envolve entender os tipos de ligações químicas, os orbitais que participam dessas ligações e como eles se sobrepõem. Para resolver isso, vamos usar conceitos de química molecular como ligações sigma ( sigma) e pi ( pi), além dos tipos de orbitais (como os híbridos).

Passo 2

Primeiro, vamos identificar quais são as quatro ligações na molécula de HCN. Temos:
  1. Ligação simples entre o Hidrogênio (H) e o Carbono ©.
  2. Três ligações entre o Carbono © e o Nitrogênio (N), que totalizam a tripla ligação.
Agora, vamos detalhar cada uma dessas ligações.

Passo 3

Ligação H-C (Ligação Simples):
  • Orbitais Envolvidos: O Hidrogênio tem um orbital 1s, e o Carbono usa um orbital híbrido sp.
  • Tipo de Interpenetração: Esses dois orbitais (um s do H e um sp do C) se sobrepõem de forma end-to-end, formando uma ligação sigma ( sigma).
Explicação da Teoria: Uma ligação sigma é a primeira ligação que se forma entre dois átomos, resultante do sobreposição direta dos orbitais.

Passo 4

Ligação C≡N (Tripla Ligação):
Essa tripla ligação é composta por três ligações: uma sigma e duas pi.
  1. Ligação Sigma (σ) entre C e N:
    • Orbitais Envolvidos: Os orbitais sp do Carbono e do Nitrogênio se sobrepõem diretamente.
    • Tipo de Interpenetração: End-to-end, formando uma ligação sigma forte e estável.
  2. Duas Ligações Pi (π) entre C e N:
    • Orbitais Envolvidos: Após a formação dos orbitais sp, restam orbitais p não híbridos em ambos C e N.
    • Tipo de Interpenetração: Os orbitais p se sobrepõem lateralmente, formando duas ligações pi acima e abaixo do eixo da ligação sigma.
Explicação da Teoria: Ligações pi surgem do sobreposição lateral de orbitais p, e elas adicionam força e rigidez à molécula, fazendo com que a molécula seja mais estável.

Resposta

Na molécula de ácido cianídrico (H-C equiv N), as quatro ligações são formadas da seguinte maneira:
  1. Ligação H-C: Uma ligação sigma formada pelo sobreposição do orbital 1s do Hidrogênio com um orbital sp do Carbono.
  2. Ligação C-N: Uma ligação sigma formada pela sobreposição direta dos orbitais sp do Carbono e do Nitrogênio.
  3. Duas Ligações π entre C e N: Formadas pela sobreposição lateral dos orbitais p não híbridos do Carbono e do Nitrogênio.
Assim, a molécula de HCN possui uma ligação sigma entre H e C, uma sigma entre C e N, e duas ligações pi entre C e N, totalizando quatro ligações.

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