HIBRIDIZAÇÃO DO ÁTOMO DE CARBONO. MAIRA GAZZI MANFRO GISELI MENEGAT

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1 HIBRIDIZAÇÃO DO ÁTOMO DE CARBONO MAIRA GAZZI MANFRO GISELI MENEGAT

2 ALGUNS CONCEITOS IMPORTANTES: VALÊNCIA: número fixo de ligações de um átomo; ORBITAIS: são regiões na eletrosfera do átomo em que é máxima a probabilidade de se encontrar o elétron; TEORIA DA VALÊNCIA: as ligações entre os átomos são formadas pela sobreposição de orbitais atômicos; Figura 1. Sobreposição dos orbitais da molécula H2 HIBRIDIZAÇÃO: a união de orbitais atômicos incompletos.

3 ORBITAL Existem diferentes tipos de orbitais com diferentes tamanhos e formas, dispostas em torno do núcleo. - O orbital correspondente ao nível de energia mais baixo denomina-se 1s (esfera). - Nível de energia imediatamente superior, orbital 2s (esfera). Maior em tamanho e energia que o orbital 1s. Menor estabilidade devido à distância maior entre o núcleo e o elétron. - Seguidamente existem 3 orbitais de igual energia denominados orbitais P (2Px Py Pz). Figura 2. Níveis dos orbitais.

4 ORBITAL Os orbitais são representados por nuvens eletrônicas e são diferentes para cada tipo de ligação. Uma ligação do tipo s temos um orbital esférico. E para uma ligação p, temos um orbital na forma de duplo ovóide. Figura 3. Orbitais s e p.

5 REPRESENTAÇÃO DO ORBITAL Os orbitais são representados por quadradinhos. SUBNÍVEL QUANTIDADE DE ORBITAL s 1 p 3 d 5 f 7 Figura 3. Subnível s Figura 4. Subnível p REPRESENTAÇÃO GRÁFICA Figura 5. Subnível d Figura 6. Subnível f

6 ORBITAL INCOMPLETO Um orbital é considerado elétron ao invés de dois. incompleto quando ele apresenta apenas um Esse é um orbital completo pois apresenta dois elétrons no orbital (o orbital é representado por um quadradinho e os elétrons são os risquinhos, um elétron com spin contrário ao outro). Já esse é um orbital incompleto, pois apresenta apenas um elétron no orbital.

7 SOBREPOSIÇÃO DO ORBITAL A ligação covalente é explicada pela sobreposição dos elétron. Sem essa sobreposição não seria possível fazer uma ligação entre dois átomos (teoria da ligação de valência). Figura 7. Ligações de H2 E HF.

8 SOBREPOSIÇÃO DO ORBITAL A sobreposição também é explicada a partir do gráfico de energia, onde a maior energia é aquela em que os átomos estão sobrepostos, ou seja, se ligando.

9 LIGAÇÃO SIGMA E PI Ligação sigma (σ): quando os dois orbitais se interpenetram em um mesmo eixo. É uma ligação simples: A B, A B Ligação pi (π): quando dois orbitais p se interpenetram lateralmente (eixos paralelos). É uma ligação dupla: A : : B, A = B E há também os casos em que há duas ligações pi e uma sigma. Então é uma ligação tripla: A B σ H-H Figura 8. Representação da ligação sigma. π O= σ O Figura 9. Representação da ligação pi. N π π σn Figura 10. Representação da ligação pi e sigma.

10 PREENCHENDO OS ORBITAIS Primeiramente, deve-se preencher os orbitais de baixa energia e depois os de maior energia. Devem ser preenchidos antes os subníveis e depois os orbitais do subnível. Ao preenchermos os orbitais, primeiro devemos preencher todos eles com apenas uma seta cada um, sendo que todas estarão voltadas para o mesmo sentido e, se ainda houver mais elétrons, continua-se preenchendo os orbitais com setas no outro sentido. Quando o número de elétrons não preenche todos os orbitais, dizemos que há elétrons desemparelhados. Figura 11. Distribuição de elétron nos orbitais do átomo de Fe. Figura 12. Distribuição de elétrons nos orbitais do átomo de Li.

11 A HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp3 Esses elétrons desemparelhados ajudarão átomos a fazerem mais ligações, alguns elementos químicos como o Fósforo, o Enxofre, o Carbono etc. A hibridização do Carbono permite que os átomos desse elemento sejam capazes de realizar quatro ligações químicas, ou seja, o carbono só realiza quatro ligações após sofrer o fenômeno da hibridização. Na distribuição eletrônica do carbono (1s2, 2s2, sp2), percebemos que o subnível 1s está completo (com dois elétrons), o 2s está completo (com dois elétrons) e o subnível 2p está incompleto (o subnível p suporta seis elétrons, mas há somente dois). Distribuindo os elétrons do 2p de forma representativa, temos que: 2s 2p Figura 13. Distribuição dos elétrons do átomo de carbono.

12 A HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp3 Olhando assim poderíamos pensar que o carbono só faz duas ligações, mas sabemos que ele faz 4, mas como? Quando ele recebe energia de fora, um dos elétrons do s passa para o orbital livre do subnível p. Essa energia de fora recebida é chamada de estado de ativação. Quando os quatro orbitais estão livres para a ligação, chamamos de hibridação. Figura 14. Hibridização do carbono.

13 A HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp3 Estado fundamental: estado inicial onde é feita a distribuição dos elétrons. Estado ativado: recebimento de energia e transferência de elétron. Estado hibridizado: estado final onde junta-se os orbitais. Podemos representar a hibridização das seguintes maneiras: Figura 15. Estado fundamental do carbono Figura 17. Estado ativado do carbono Figura 18. Estado hibridizado do carbono

14 A HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp3 Dessa maneira o carbono poderá fazer quatro ligações simples. Figura 19. Ligações do C com H formando metano. Mas e quando ele fizer ligação dupla?

15 A HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp2 Ocorre quando o carbono faz uma ligação pi (π) e três ligações sigma (σ). Sabendo que a ligação pi só acontece em orbitais p puros, reservamos um orbital só para ele. Na Figura 20 temos o estado híbrido do carbono sp3. Figura 20. Estado híbrido do carbono Quando reservamos o orbital p puro, deixamos 3 orbitais para realizar a ligação sigma e 1 orbital para realizar a ligação dupla. Figura 21. Hibridização do carbono sp2

16 A HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp2 Desse modo, o processo de hibridização sp2 pode ser representado pelos esquemas: Figura 22. Hibridização do carbono sp2 Figura 23. Estados de hibridização do carbono sp2

17 A HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp Acontece quando ele realiza duas ligações pi (π) e duas ligações sigma (σ). Há nesse caso, então, duas possibilidades: o carbono pode fazer duas ligações duplas ou uma ligação simples e uma tripla. Partindo da mesma ideia do sp2, já sabemos que dois orbitais serão reservados para ligação pi e dois para ligação sigma. Figura 24. Estado híbrido do carbono sp3 Figura 25. Separação dos orbitais sp e p puro

18 A HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp Sendo assim teremos a hibridização entre um orbital s e um p, originando um orbital híbrido sp: Figura 26. Representação da hibridização do carbono sp. Figura 27. Representação do estado de hibridização do carbono sp.

19 EXEMPLOS Figura 28. HIBRIDIZAÇÃO SP. Sobreposição de orbitais do gás cianídrico: gás cianídrico (HCN) Figura 29. HIBRIDIZAÇÃO SP2. Sobreposição de orbitais do formol (ou metanal, CH2O)

20 RESUMINDO

21 1 orbital s + 1 orbital p = 2 orbitais híbridos sp 1 orbital s + 2 orbitais p = 3 orbitais híbridos sp2 1 orbital s + 3 orbitais p = 4 orbitais híbridos sp3

22 EXERCÍCIOS 1-Identifique as ligações dos compostos como sigma(σ) ou pi(π). a) b) c) d) 2- Faça a distribuição dos orbitais dos seguintes átomos: a)o(8) b) S(16) c) N(7) d) CH4

23 EXERCÍCIOS Com base em tudo que foi aprendido, se o carbono for preso, porque ele pode fazer 4 ligações? Ele pode ligar para quantas pessoas individuais, para quantos casais e para quantas famílias de três pessoas?

24 RESPOSTAS 1- a) b) σ d) σ c) σ σ σ π σ σ π σ σ σ σ σ σ σ σ π σ σ σ σ σ σ σ σσ σ σ σ π σ σ π σ σ π σ 2- a) O: 2, 6 b) S: 2,8,6 c) N: 2, 7 d) C: 4 H: 1 =

25 REFERÊNCIAS FELTRE, Ricardo. Química Orgânica, vol. 3, 6 ed. São Paulo: Moderna, BRASIL ESCOLA. Hibridização do carbono. Disponível em:< Acesso em 30 de maio de ALUNOS ONLINE. Hibridização sp2. Disponível em:< Acesso em 30 de maio de MUNDO EDUCAÇÃO. Modelo de orbitais e distribuição eletrônica. Disponível em: < Acesso em 30 de maio de BRASIL ESCOLA. Hibridização do tipo sp. Disponível < Acesso em 30 de maio de em: CURSO OBJETIVO. Módulo 1. Teoria dos orbitais. Disponível em:< df>. Acesso em 30 de maio de 2018.

26 REFERÊNCIAS FCAV/Unesp. Teoria da ligação de valência e orbitais híbridos. Disponível :< a-e-orbitais-hibridos.pdf>. Acesso em 30 de maio de UNIRIO. Química orgânica. Disponível em:< Acesso em 30 de maio de Figura 1. Figura 2. 6lFcpsLLKIv Figura 3. Figura 4. Figura 5. Figura 6.

27 REFERÊNCIAS Figura 7. Figura 8. = =600&h=350&c=FFFFFF&t=1 Figura 9,10,11. Figura Figura 13 e Figura 15: 220px-Carbono_em_Estado_Natural.PNG Figura 16: Figura 17 e 18:

28 REFERÊNCIAS Figura 19: +ocorrem+quatro+liga%c3%a7%c3%b5es+covalentes+entre+o+%c3%a1tomo+de+carbono+e+quatro+%c3% A1tomos+de+hidrog%C3%AAnio..jpg Figura 20,21,22: Figura 23: Figura 24: Figura 25: Figura 26,28: Figura 27: Figura 29: formol&oq=formula+do+formo&gs_l=psy-ab.3.0.0l2j0i22i10i30k1j0i22i30k1l