hibridização do carbono

hibridização do carbono

HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO (OU HIBRIDAÇÃO)

  • Química – Turmas 301

  • Professor Luiz Antônio Tomaz

HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO

  • Introdução

  • Foi Kekulé, 1858, quem estabeleceu a tetravalência do elemento carbono.

  • Introdução

  • Assim, a molécula de metano (CH4) costuma ser representada como . . .

  • H

  • I

  • H – C – H

  • I

  • H

  • Fórmula estrutural plana do metano.

  • Introdução

  • Com a descoberta de novos fenômenos químicos, como por exemplo isomeria óptica, houve necessidade de aperfeiçoar o modelo de molécula plana apresentado.

  • Introdução

  • Desse modo, Le Bel e Van’t Hoff, em 1874, lançaram a idéia do carbono tetraédrico, portanto espacial.

Jacobus Henricus [ou Hendricus] van’t Hoff (1852 - 1911).

Joseph Achille Le Bel (1847 - 1930).

  • Introdução

  • Assim, devemos pensar na molécula de metano como sendo tridimensional, onde o átomo de carbono está no centro e os quatro átomos de hidrogênio ao redor.

  • Introdução

  • Completando a concepção de Van’t Hoff e Le Bel, assinalamos que o carbono não forma apenas ligação simples, gerando moléculas tetraédricas.

  • Introdução

  • Há, também, ligação dupla e ligação tripla, as quais geram moléculas trigonais e lineares.

  • Introdução

  • Como explicar satisfatoriamente cada uma dessas ligações?

  • Introdução

  • Isso pode ser feito através da Teoria da Hibridização ou Hibridação, que consiste na passagem de um elétron de orbital 2s para orbital 2pz que está vazio.

  • O carbono no estado fundamental

  • Para entender melhor a hibridização do carbono, relembramos a configuração desse elemento e as formas dos orbitais “s” e “p”.

O carbono no estado fundamental

  • O carbono no estado fundamental

  • A configuração eletrônica é obtida através do Diagrama de Pauling . . .

  • O carbono no estado fundamental

  • : 1s2 2s2 2p2.

  • Esta é a configuração eletrônica do carbono.

  • O carbono no estado fundamental

  • O gráfico energético é . . .

  • O carbono no estado fundamental

  • As formas dos orbitais “s’ e “p” são . . .

  • O carbono no estado fundamental

  • Orbital “s” ...

  • O carbono no estado fundamental

  • . . . e orbital “p”.

  • Atenção!

  • Embora o carbono possua apenas orbitais “s” e “p” (seu número atômico é baixo), há orbitais de maior complexidade como orbitais “d” e “f” . . .

  • Orbitais “d”

  • O carbono no estado fundamental

  • Assim, o átomo de carbono em seu estado normal tem a forma segundo o modelo . . .

  • O carbono no estado fundamental

  • O carbono hibridizado

  • Porém, sabemos que o carbono quando combinado com hidrogênio pode ter forma tetraédrica.

  • O carbono hibridizado

  • No modelo, o carbono é tetraédrico.

  • Hibridizações do carbono

  • Há três maneiras diferentes de ocorrer hibridização do carbono.

  • Hibridização sp3

  • Na hibridização sp3 um elétron “s” é promovido para o orbital “p” vazio, originando o carbono no estado ativado (intermediário).

  • Hibridização sp3

  • Estado ativado

  • (gráfico energético)

  • Hibridização sp3

  • Em seguida, há “fusão” entre o orbital “s” e os três obtitais “p”.

  • Daí, hibridização sp3.

  • Hibridização sp3

  • Carbono hibridizado

  • (gráfico energético)

  • Hibridização sp3

  • Carbono hibridizado

  • (formas dos orbitais híbridos)

  • Hibridização sp3

  • Nas ligações com outros átomos, forma quatro ligações “sigma”.

  • Hibridização sp3

  • Carbono hibridizado

  • (na molécula de metano)

  • Hibridização sp3

  • Carbono hibridizado

  • (na molécula de etano)

  • Hibridização sp2

  • Na hibridização sp2 um elétron “s” é também promovido para o orbital “p” vazio, originando o carbono no estado ativado (intermediário).

  • Hibridização sp2

  • Entretanto, a “fusão” de orbitais ocorre entre o orbital “s” e dois “p”.

  • Daí, hibridização sp2.

  • Hibridização sp2

  • Carbono hibridizado

  • (gráfico energético)

  • Hibridização sp2

  • Note que um dos orbitais “p” permaneceu puro.

  • Hibridização sp2

  • Carbono hibridizado

  • (formas dos orbitais híbridos)

Hibridização sp2

  • Hibridização sp2

  • Nas ligações com outros átomos, forma três ligações “sigma” e uma “pi”.

  • Hibridização sp2

  • Carbono hibridizado

  • (na molécula de eteno)

  • Hibridização sp

  • De forma semelhante, na hibridização sp um elétron “s” é também promovido para o orbital “p” vazio, originando o carbono no estado ativado (intermediário).

  • Hibridização sp

  • Agora, a “fusão” de orbitais ocorre entre o orbital “s” e um “p”, permanecendo dois orbitais “p” puros.

  • Daí, hibridização sp.

  • Hibridização sp

  • Carbono hibridizado

  • (gráfico energético)

  • Hibridização sp

  • Nas ligações com outros átomos, forma duas ligações “sigma” e duas “pi”.

Hibridização sp

  • Hibridização sp

  • Carbono hibridizado

  • (a molécula de etino)

  • Encerrando . . .

  • Salientamos que o fenômeno da hibridização não é exclusividade do elemento carbono.

  • Encerrando . . .

  • O enxofre, por exemplo, na formação do composto SF6 também apresenta o fenômeno da hibridização.

  • Encerrando . . .

  • Mas isso fica para a próxima vez.

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