O documento discute os conceitos de orbitais, hibridização e tipos de ligação. Resume que orbitais representam regiões de maior probabilidade de encontrar elétrons e que a hibridização mistura orbitais atômicos para formar orbitais híbridos sp, sp2 e sp3 que determinam a geometria molecular. Ligações podem ser sigma ou pi dependendo da sobreposição dos orbitais.

1. Orbitais
Hibridização ou Hibridação

2. Orbitais
Região do espaço onde há maior
probabilidade de se encontrar
elétrons
Orbitais

3. 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

4. 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 2, representa o volume esférico
no qual o elétron passa a maior
Em 1, a probabilidade de encontrar o parte do tempo.
elétron (representada pela densidade
de pontos) diminui à medida que nos
afastamos do núcleo.
Orbitais

5. Orbital s
z
y
x
Orbitais

6. 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

7. Orbital p
z
y
x
pz orbital px orbital py orbital
Orbitais

8. 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

9. 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

10. 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

11. Carbono tetraédrico
Orbitais

12. Ligações simples
1. Tetraedros ligados por um vértice
Ex: etano ⇒ H3C CH3
Orbitais

13. Ligações duplas
1. Tetraedros ligados por uma aresta
Ex: eteno ⇒ H2C CH2
Orbitais

14. Ligações triplas
1. Tetraedros ligados por uma face
Ex: etino ⇒ HC CH
H C C H
Orbitais

15. Hibridação/Orbitais
Orbitais/Hibridação

16. 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

17. 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

18. 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 σ e duas ligações
π
Orbitais/Hibridação

19. Hibridização sp
Ex: Etino (Acetileno) C2H2
• Fórmula estrutural do acetileno H C C H
 Cada átomo de carbono é um híbrido sp.
Os hidrogênios possuem orbitais 1s, não
hibridizados.
2p 2p
hibridação
sp
2s
Observe que a tripla ligação consiste de uma σ e 2π
As duas ligações π provem dos orbitais p, não
hibridizados. Orbitais/Hibridação

20. Hibridização sp
Ex: Etino (Acetileno) C2H2
H C C H
H C C H
Orbitais/Hibridação

21. Molécula de C2H2
Orbitais/Hibridação

22. Hibridação sp
Etino (Acetileno)
 C2H2
Orbitais/Hibridação

23. 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 σ
 [sp (C 1 ) – sp (C 2 ) ] tipo σ
 [2py (C 1 ) – 2py (C 2 ) ] tipo π
 [2pz (C 1 ) – 2pz (C 2 ) ] tipo π
Orbitais/Hibridação

24. 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

25. 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

26. Hibridização sp2 H H
Eteno H2C CH2 C C
H H
H H
C C
H H
Orbitais/Hibridação

27. Hibridização sp2
C C
 Observe que a dupla ligação consiste numa
ligação do tipo σ e outra do tipo π.
Orbitais/Hibridação

28. HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp2
H H
Etileno
C C
H H
Cada carbono é hibrido sp2 . O hidrogênio é 1s.
Uma ligação da dupla é sp2 - sp2. A outra é p - p.
2p p
hibridação
2s sp2 Orbitais/Hibridação

29. 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 π é perpendicular ao plano que
contém a molécula.
 C com uma dupla ligação  hibridação sp2
Numa dupla ligação → uma ligação σ e
uma ligação p
Orbitais/Hibridação

30. A Molécula de C2H4
Hibridização sp 2
Orbitais/Hibridação

31. 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

32. Orbitais Híbridos sp3
Orbitais/Hibridação

33. Hibridização sp3
Orbitais/Hibridação

34. 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

35. 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 σ
Orbitais/Hibridação

36. Metano
 Fórmula molecular do metano:
CH4
- Lembrando, 4 ligações simples  sp3 ( 4 orbitais
híbridos). Hidrogênio possui  1s orbital não
hibridizado.
H
Fórmula estrutural do metano: H C H
H Orbitais/Hibridação

37. Carbono Hibridizando
hibridação sp3

38. CH4 - metano
H
H
H
H
Orbitais/Hibridação

39. CH4 - metano
Orbitais/Hibridação