Para a molécula do ácido cianídrico
, 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
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 (
) e pi (
), além dos tipos de orbitais (como os híbridos).
Passo 2
Primeiro, vamos identificar quais são as quatro ligações na molécula de HCN. Temos:
- Ligação simples entre o Hidrogênio (H) e o Carbono ©.
- 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
, e o Carbono usa um orbital híbrido . - Tipo de Interpenetração: Esses dois orbitais (um
do H e um do C) se sobrepõem de forma end-to-end, formando uma ligação 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.
-
Ligação Sigma (σ) entre C e N:
- Orbitais Envolvidos: Os orbitais
do Carbono e do Nitrogênio se sobrepõem diretamente. - Tipo de Interpenetração: End-to-end, formando uma ligação sigma forte e estável.
- Orbitais Envolvidos: Os orbitais
-
Duas Ligações Pi (π) entre C e N:
- Orbitais Envolvidos: Após a formação dos orbitais
, restam orbitais não híbridos em ambos C e N. - Tipo de Interpenetração: Os orbitais
se sobrepõem lateralmente, formando duas ligações pi acima e abaixo do eixo da ligação sigma.
- Orbitais Envolvidos: Após a formação dos orbitais
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
, as quatro ligações são formadas da seguinte maneira:
- Ligação H-C: Uma ligação sigma formada pelo sobreposição do orbital
do Hidrogênio com um orbital do Carbono. - Ligação C-N: Uma ligação sigma formada pela sobreposição direta dos orbitais
do Carbono e do Nitrogênio. - Duas Ligações π entre C e N: Formadas pela sobreposição lateral dos orbitais
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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