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Química orgânica LIGAÇÕES TRIPLAS: HIBRIDIZAÇÃO SP 1 Sumário Introdução .................................................................................................................................... 2 Objetivos ....................................................................................................................................... 2 1. Ligações triplas ................................................................................................................ 2 1.1 Hibridização sp ............................................................................................................ 2 1.2 Ligações triplas no composto etino ........................................................................... 3 Exercícios ...................................................................................................................................... 4 Gabarito ........................................................................................................................................ 4 Resumo ......................................................................................................................................... 5 2 Introdução Na apostila "Ligações duplas: isômeros cis-trans" vimos como a ligação dupla pode influenciar na formação de isômeros cis-trans. E como podemos diferenciar estes isômeros. Já aprendemos sobre as ligações simples e duplas, nesta apostila iremos aprender sobre a hibridização sp e a formação das ligações triplas. Veremos como é dada a sobreposição dos orbitais na configuração sp e estudaremos o comportamento dessas ligações na molécula orgânica de etino. Em comparação com a configuração sp2, será que as ligações triplas apresentam ligações pi como acontece nas ligações duplas? Iremos descobrir logo- logo. Objetivos • Entender como corre o processo de hibridização sp para a formação de ligações triplas • Observar as características apresentadas das ligações triplas na molécula de etino e identificação das ligações sigma e pi. 1. Ligações triplas 1.1 Hibridização sp Além das ligações simples e duplas, o átomo de carbono também pode realizar ligações triplas, isso ocorre quando este se encontra na configuração do orbital sp. No processo de hibridização sp, o orbital 2s se hibridiza apenas com um orbital p dos três disponíveis, formando dois orbitais híbridos sp. E agora temos dois orbitais p que não participam da hibridação. Nesse caso apresenta um orbital p a mais que não faz parte da hibridação em comparação com a hibridização sp2, onde só tem um orbital p não participa do processo. Os dois orbitais híbridos formados sp são lineares e formam um ângulo de 180°, enquanto os dois orbitais p estão perpendiculares a este plano. Um está no eixo y e outro no eixo z (Figura 01). 3 01 Hibridização sp 1.2 Ligações triplas no composto etino O etino é um composto formado por dois átomos de carbono e dois átomos de hidrogênio (C2H2), também chamado de acetileno. Os carbonos se encontram ligados por meio de uma ligação tripla e ligados por ligação simples aos hidrogênios (Figura 02). Estrutura química do Etino O composto apresenta uma geometria linear com um ângulo de 180° entre as ligações. A ligação tripla é formada pela união do orbital sp-sp (ligação sigma) de cada átomo de carbono e as orbitais perpendiculares formam as outras duas ligações pela sobreposição lateral py-py e px-px (ligações pi). O orbital híbrido sp restante de cada átomo de carbono se liga com o orbital s do hidrogênio formando ligação simples, completando assim a molécula de etino. Pode-se observar que na ligação tripla há 1 ligação sigma (σ) e 2 ligações pi (п) devido a presença de dois orbitais p que não participaram da hibridização. IMPORTANTE! Comparando os comprimentos das ligações simples, duplas e triplas observamos que a distância entre os carbonos na ligação tripla é a menor. Isso implica em uma ligação mais forte, isto é, apresenta energia de ligação maior que as duplas e simples. 4 Exercícios 1. (Autor,2019) - Na molécula orgânica etino (C2H2), qualquer um dos carbonos com hibridização sp apresenta: a) 1 ligação sigma e 3 ligações pi b) 1 ligação sigma e 2 pi c) 2 ligações sigma e 2 pi d) 3 ligações sigma e 1 ligação pi e) 2 ligações sigma e 1 ligação pi 2. (UFPR,2018) A molécula orgânica ceteno (C2H2O) tem a seguinte estrutura de Lewis: Qual é a hibridização do átomo de carbono central do ceteno? a) sp b) sp2 c) sp3 d) sp3d e) sp2d2 3. Todos os carbonos do composto acetileno possuem hibridização sp2? Gabarito 1- c): A configuração sp apresenta uma ligação simples e uma ligação tripla. Assim, a molécula de etino realiza duas ligações sigma e duas ligações pi. 5 2- a): Mesmo que não tenha nenhuma ligação tripla, o carbono central realiza duas duplas, consequentemente duas ligações pi). 3- F: O composto acetileno é um nome usual do etino. Sabemos que o etino apresenta hibridização sp3. Resumo O processo de hibridização sp possibilita a formação das ligações triplas. O orbital 2s do carbono se combina apenas com um orbital p, formando dois orbitais híbridos sp. Os outros dois orbitais p que não participam da hibridação ficam localizados perpendicularmente ao plano dos orbitais sp. Visualizamos a ligação tripla na molécula de etino. O etino é um composto formado por dois átomos de carbono e dois átomos de hidrogênio (C2H2), e também é conhecido por acetileno. Os carbonos se encontram ligados por meio de uma ligação tripla e são ligados por ligação simples aos hidrogênios. A ligação tripla é formada pela união do orbital sp-sp (ligação sigma) de cada átomo de carbono e pelos as orbitais perpendiculares com sobreposição lateral py-py e px-px (ligações pi). Já os hidrogênios se ligam ao carbono pela combinação do seu orbital s com o orbital híbrido sp restante de cada átomo formando ligação simples, completando a molécula de etino. Nas ligações triplas há 1 ligação sigma (σ) e 2 ligações pi (п) devido a presença de dois orbitais p que não participaram da hibridização. A geometria da molécula é linear devido à presença da ligação tripla com um ângulo de 180° entre as ligações. A energia da ligação tripla do carbono é maior nas ligações simples e duplas, o que explica um menor comprimento da ligação tripla. 6 Referências bibliográficas PERUZZO, F. M.; CANTO, E. L. do. Química na Abordagem do Cotidiano. 4. ed. São Paulo:Moderna, 2006. MCMURRY ,John. Química Orgânica. 9º ed. São Paulo: Cengage Learning, 2017 Referências imagéticas Figura 01. MCMURRY ,John. Química Orgânica. 9º ed. São Paulo: Cengage Learning, 2017 Figura 02 <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ethyne-2D-flat.png>. Acessado em: 07/03/2019 ás 09h04 min
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