Química - Livro 1-097-099

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R
E
N
T
E
 1
97
Na aproximação de dois átomos de hidrogênio para
formar H2, cada um deles possui um único elétron em
seu orbital 1s. À medida que os orbitais se sobrepõem, a
densidade eletrônica é concentrada entre os dois átomos,
formando, nesse momento, a ligação covalente σ.
Observe que a sobreposição dos orbitais s de cada
átomo de hidrogênio acontece frontalmente (segundo
um mesmo eixo). Como essa ligação sigma (σ) foi rea-
lizada entre dois orbitais s, é considerada uma ligação
sigma s–s (σs–s).
De fato, sempre que dois átomos realizarem uma
única ligação covalente entre si, essa ligação será sig-
ma (σ), pois a interpenetração dos orbitais será sempre
frontal (eixo internuclear), mesmo que a ligação seja feita
por orbitais diferentes.
Atenção
A ligação covalente pi (π)
Esse tipo de ligação se forma quando há sobreposição
lateral de orbitais p (os orbitais atômicos se interpenetram
segundo eixos paralelos).
Ligação π (pi)
Eixo internuclear
p p
Fig. 10 Representação da ligação pi (π).
Conforme dito anteriormente, a primeira ligação a se
formar entre dois átomos acontece frontalmente (eixo in-
ternuclear) e é do tipo sigma (σ), porém, em alguns casos,
há a necessidade de formar mais de uma ligação (Fig. 11),
como a ligação dupla ou tripla. Nessas situações, a ligação
entre dois átomos é realizada pela sobreposição lateral de
orbitais p e é do tipo pi (π).
C
π
PP
P P
C+
Fig. 11 Ligação sigma (σ) e ligação pi (π).
Hibridação ou hibridização de orbitais
A teoria da hibridação dos orbitais foi proposta por
Linus Pauling com o objetivo de explicar as ligações de
alguns compostos como BeH2, CH4, entre outros, que a teo-
ria da ligação de valência não explicava satisfatoriamente.
Hibridação do berílio
Na configuração eletrônica do átomo de berílio, não
existem elétrons desemparelhados, portanto ele não de-
veria realizar ligação alguma.
4Be : 1s
2
2s
2
2p
No entanto, existem vários compostos conhecidos
em que o berílio realiza duas ligações covalentes do tipo
sigma (σ).
Para que isso aconteça, é necessário que seus orbitais
de valência (2s e 2p) sofram hibridação. Como explicação,
admite-se que um elétron do orbital 2s é promovido para
o orbital 2p, que estava vazio e passa para o estado excita-
do. Como o berílio realiza duas ligações covalentes iguais,
concluímos que acontece uma hibridação entre o orbital s
e um orbital p, formando dois novos orbitais, idênticos entre
si, denominados orbitais híbridos sp (Fig. 12).
4Be : 1s
2
2s
2
2p
4Be : 1s
2
2s
1
2p
1
4Be : 1s
2
2(sp)
2
p
dois orbitais sp dois orbitais
p puros
Estado
fundamental
Estado
excitado
Estado
híbrido
p
QUÍMICA Capítulo 3 Ligações químicas98
Orbital s Orbital p Dois orbitais híbridos sp
Fig. 12 Hibridação de um orbital s e um orbital p, formando dois orbitais sp equi-
valentes. Os dois orbitais formados apresentam lóbulos maiores que os do orbital
p e estão apontados em sentidos opostos, formando um ângulo de 180°.
Dessa forma, com dois orbitais semipreenchidos, o berí-
lio pode realizar duas ligações covalentes sigma (σ). Observe
o exemplo da Fig. 13, em que o berílio realiza duas ligações
covalentes com átomos de hidrogênio, formando o BeH2.
H
H H
H
HH Be
Be
Be
Be
sp sp 1s1s
H H
Ligação σ (s-sp) Ligação σ (s-sp)
Fig. 13 Formação de duas ligações Be–H na molécula de BeH2. Cada um dos
orbitais híbridos sp se sobrepõe a um orbital 1s do hidrogênio.
Hibridação do boro
Na configuração eletrônica do átomo de boro, obser-
va-se apenas um elétron desemparelhado.
5B : 1s
2
2s
2
2p
1
É sabido que o boro forma uma série de compostos
trivalentes, como o BH3, o BF3 e muitos outros. Assim como
no berílio, a única forma de o boro realizar três ligações é
sofrendo a hibridação do orbital s com orbitais p. No caso
desse elemento, a hibridação acontece entre um orbital s
e dois orbitais p, formando três novos orbitais, idênticos
entre si, denominados orbitais híbridos sp2, conforme re-
presentado a seguir e na Fig. 14:
5B : 1s
2
2s
2
2p
1
5B : 1s
2
2s
1
2p
2
5B : 1s
2
2(sp
2
)
3
três orbitais sp
2
orbital
p puro
Estado
fundamental
Estado
excitado
Estado
híbrido
2p
Dois orbitais p
Um orbital s
Orbitais híbridos sp2
Fig. 14 Um orbital s e dois orbitais p podem hibridizar para formar três orbitais
híbridos sp
2
 equivalentes. Os lóbulos dos orbitais híbridos apontam em direção
aos vértices de um triângulo equilátero, formando um ângulo de 120°.
Ligação σ (s-sp2)
H
B
HH
120°
Fig. 15 Formação de três ligações B–H na molécula de BH3. Cada um dos orbitais
híbridos sp se sobrepõe a um orbital 1s do hidrogênio.
Hibridação do carbono
Na configuração eletrônica do átomo de carbono, ob-
servam-se apenas dois elétrons desemparelhados. Dessa
forma, esse elemento só poderia realizar duas ligações
covalentes.
6C : 1s
2
2s
2
2p
2
No entanto, o carbono, na maioria dos compostos, é
tetravalente, ou seja, realiza quatro ligações covalentes.
Assim como aconteceu nos dois casos anteriores, a única
forma de o carbono realizar quatro ligações é sofrendo uma
hibridação do orbital s com os orbitais p. Para o carbono,
temos três opções diferentes de hibridação sp3, sp2 e sp.
Hibridação sp3
Nesse caso, há hibridação de um orbital s com três
orbitais p, formando quatro novos orbitais idênticos, deno-
minados orbitais híbridos sp3 (Fig. 16).
6C : 1s
2
2s
2
2p
2
6C : 1s
2
2s
1
2p
3
6C : 1s
2
2(sp
3
)
4
quatro orbitais sp
3
Estado
fundamental
Estado
excitado
Estado
híbrido
F
R
E
N
T
E
 1
99
Hibridiza para formar 4 orbitais híbridos sp
3
z
x x x x
y
sp
3
sp
3
sp
3
sp
3
sp
3
Orbitais híbridos juntos (apenas lóbulos grandes)
sp
3
109,5
o
Os quatro orbitais híbridos
sp
3
sp
3
y y y
px py pzs
+
+ + +
+ +
z z z
Fig. 16 Hibridação sp
3
 do carbono.
O carbono realiza quatro ligações covalentes simples
(σ), como pode ser observado na molécula de CH4, repre-
sentada na Fig. 17.
CH H
H
H
H — C — H
H
H
H
C
CC
C
C C H
Ligação σ
(s-sp
3
)
H
H
C
Fig. 17 Molécula do CH4.
Hibridação sp2
Nesse caso, há hibridação de um orbital s com dois orbi-
tais p, formando três novos orbitais idênticos, denominados
orbitais híbridos sp2 (Fig. 18). Observe que um orbital p puro
fica disponível para realizar uma ligação covalente pi (π).
6C : 1s
2
2s
2
2p
2
6C : 1s
2
2s
1
2p
3
6C : 1s
2
2(sp
2
)
3
2p
1
três orbitais sp
2
Estado
fundamental
Estado
excitado
Estado
híbrido
orbital p puro