Hibridização - Orbitais
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Orbitais Hibridização ou Hibridação
Orbitais
Região do espaço onde há maior probabilidade de se encontrar elétrons
Orbitais
Orbitais
Entretanto, os orbitais não representam a posição exata do elétron no espaço, que não pode ser determinada devido a sua natureza ondulatória; apenas delimitam uma região do espaço na qual a probabilidade de encontrar o elétron é elevada
Na formação de pares eletrônicos, ocorre a fusão dos orbitais atômicos, originando o orbital molecular.
Carbono tetraédrico (Le Bel e Van´t Hoff, 1874): “O átomo de Carbono ocupa o centro de um tetraedro regular imaginágio e dirige suas valências para os quatro vértices do tetraedro.”
Orbitais
Orbital s
O orbital s tem simetria esférica ao redor do núcleo. São mostradas duas alternativas de representar a
nuvem eletrônica de um orbital s: 1. 2.
Em 1, a probabilidade de encontrar o elétron (representada pela densidade de pontos) diminui à medida que nos afastamos do núcleo.
Em 2, representa o volume esférico no qual o elétron passa a maior parte do tempo.
Orbitais
Orbital s
Orbitais
x
y
z
Orbital p
A forma geométrica dos orbitais p é a de duas esferas achatadas até o ponto de contato ( o núcleo atômico ) e orientadas segundo os eixos de coordenadas.
Orbitais
Orbital p
pz orbital py orbital px orbital
z
x
y
Orbitais
Orbital d
Os orbitais d tem uma forma mais diversificada: quatro deles têm forma de 4 lóbulos de sinais alternados ( dois planos nodais, em diferentes orientações espaciais ), e o último é um duplo lóbulo rodeado por um anel ( um duplo cone nodal ).
Orbitais
Orbital f
Os orbitais f apresentam formas ainda mais exóticas, que podem ser derivadas da adição de um plano nodal às formas dos orbitais d.
Orbitais
Ligações Covalentes
Resultam da sobreposição dos orbitais atômicos dos átomos que participam da ligação.
Os átomos compartilham o par eletrônico existente na ligação.
A ligação covalente pode ser polar ou apolar, que será visto posteriormente.
Podem ser do tipo sigma ou pi.
Orbitais
Carbono tetraédrico
Orbitais
Ligações simples
1. Tetraedros ligados por um vértice
Ex: etano H3C CH3
Orbitais
Ligações duplas
2. Tetraedros ligados por uma aresta
Ex: eteno H2C CH2
Orbitais
Ligações triplas
3. Tetraedros ligados por uma face
Ex: etino HC CH
Orbitais
H C C H
Hibridação/Orbitais
Orbitais/Hibridação
Hibridação ou Hibridização
Consiste na mistura de orbitais atômicos puros. São 3 tipos: sp3, sp2, sp.
hibridização "sp" é um orbital híbrido construído de um orbital "s" e um orbital "p".
Orbitais/Hibridação
Ligação sp
É a mistura de um orbital s com 1 orbital p, produzindo dois novos orbitais denominados híbridos sp.
Os orbitais híbridos sp formam um ângulo de 180 entre si.
A geometria molecular será linear. Surge em C com duas duplas ou C com uma
tripla ligação. Numa tripla ligação teremos uma ligação
sigma e duas pi (porção inferior da molécula)
Orbitais/Hibridação
Hibridização sp
Ex: Etino (Acetileno) C2H2
Etino (acetileno) Em torno dos átomos de C existem dois orbitais
híbridos sp e dois orbitais p “puros”. Os dois orbitais híbridos se ligarão através de
ligações sigma s-sp (H-C) e sigma sp-sp(C-C). Os dois orbitais p de cada carbono se ligarão
produzindo duas ligações pi entre os carbonos (resultando numa tripla ligação entre os dois carbonos).
Liga tripla uma ligação e duas ligações p
Orbitais/Hibridação
Hibridização sp
Ex: Etino (Acetileno) C2H2
• Fórmula estrutural do acetileno
Cada átomo de carbono é um híbrido sp.
Os hidrogênios possuem orbitais 1s, não
hibridizados.
Observe que a tripla ligação consiste de uma e 2p
As duas ligações p provem dos orbitais p, não
hibridizados.
C C H H
2p
2s
hibridação
2p
sp
Orbitais/Hibridação
Hibridização sp Ex: Etino (Acetileno) C2H2
C C H H
C C HH
Orbitais/Hibridação
Molécula de C2H2
Orbitais/Hibridação
Hibridação sp Etino (Acetileno)
C2H2
Orbitais/Hibridação
Tipos de ligações no C2H2
No acetileno existem 3 tipos de ligações: ligações sigma s-sp; ligação sigma sp-sp; ligações pi
[sp (C 1 ) – 1s (H) ] x 2 tipo
[sp (C 1 ) – sp (C 2 ) ] tipo
[2py (C 1 ) – 2py
(C 2 ) ] tipo p
[2pz (C 1 ) – 2pz
(C 2 ) ] tipo p
Orbitais/Hibridação
Hibridização sp2
É a mistura de um orbital s com dois orbitais p (pertencentes a um mesmo átomo), resultando em 3 novos orbitais denominados híbridos sp2.
Os três orbitais híbridos sp2 situam-se num mesmo plano formando ângulos de 120° entre si (geometria plana triangular).
Acontece com C que possua uma dupla ligação.
Num C do tipo sp2 existirá um orbital p “puro” que será responsável pela ligação covalente do tipo pi. Orbitais/Hibridação
Exemplo de hibridação sp2 H2C=CH2
Molécula de eteno (etileno).
Os dois átomos de C encontram-se ligados por uma dupla ligação Uma ligação sigma sp2-sp2 e uma ligação pi).
Cada átomo de C encontra-se ligado a dois átomos de H (duas ligações sigma s-sp2).
Orbitais/Hibridação
Hibridização sp2
Eteno H2C CH2
C C
H
H
H
H
C C
H
H
H
H
Orbitais/Hibridação
Hibridização sp2
Observe que a dupla ligação consiste numa
ligação do tipo e outra do tipo p.
C C
Orbitais/Hibridação
HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp2
Etileno C C H
H
H
H
Cada carbono é hibrido sp2 . O hidrogênio é 1s.
Uma ligação da dupla é sp2 - sp2. A outra é p - p.
2p
2s
hibridação
p
sp2 Orbitais/Hibridação
Os ângulos de ligações no C2H4
Como os átomos centrais são dois carbonos de hibridação sp2 o ângulo entre as ligações sigma será de 120. observe que a ligação p é perpendicular ao plano que contém a molécula.
C com uma dupla ligação hibridação sp2
Numa dupla ligação uma ligação e uma ligação p
Orbitais/Hibridação
A Molécula de C2H4 Hibridização sp 2
Orbitais/Hibridação
Hibridização sp3
É a mistura de 3 orbitais p “puros” com um orbital s “puro”, formando 4 novos orbitais “híbridos” denominados sp3.
A geometria dos 4 orbitais sp3 é tetraédrica (os 4 orbitais partem do centro do tetraédro e dirigem-se, cada um, para um dos vértices do tetraédro).
O ângulo entre os orbitais sp3 será de aprox.109°
Acontece no C que se liga através de 4 ligações simples ( o C é tetravalente).
Orbitais/Hibridação
Orbitais Híbridos sp3
Orbitais/Hibridação
Hibridização sp3
Orbitais/Hibridação
Carbono
O carbono possui 4 elétrons de valência 2s2p2
• O carbono pode formar ligações simples, duplas e triplas.
• O carbono pode apresentar orbitais híbridos do tipo sp, sp2 e sp3
O carbono é tetravalente.
Orbitais/Hibridação
Exemplo de ligação sp3 -> CH4
No CH4, os 4 orbitais híbridos sp3 do C se ligam com os orbitais s de 4 átomos de H, formando 4 ligações sigma C-H
[sp3 (C) – 1s (H) ] x 4 ligação
Orbitais/Hibridação
Metano
Fórmula molecular do metano: CH4
- Lembrando, 4 ligações simples sp3 ( 4 orbitais
híbridos). Hidrogênio possui 1s orbital não
hibridizado.
Fórmula estrutural do metano: C
H
H
H
H
Orbitais/Hibridação
Carbono Hibridizando
hibridação sp3
CH4 - metano
H
H
H
H
Orbitais/Hibridação
CH4 - metano
Orbitais/Hibridação