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Universidade Federal Rural do SemiÁrido 1 Prof. Zilvam Melo – Química Orgânica Estrutura Eletrônica dos Átomos 1. Estrutura geral dos átomos Após vários anos de intensos estudos, acredita‐se que um átomo consiste basicamente de um pequeno núcleo muito denso, rodeado por elétrons, que estão em constante movimento em torno do núcleo. Elétrons apresentam carga negativa e estão distribuídos por um volume espacial relativamente grande em volta do núcleo, estima‐se que se o átomo fosse do tamanho do estádio do maracanã o núcleo seria do tamanho de uma bola de futebol localizada no centro deste estádio, ou seja, nessas condições, o elétron mais próximo do núcleo estaria a aproximadamente 1,5 Km de distância do núcleo. Figura 1: Ilustra a distância entre o núcleo do átomo a seu elétrons mais próximo. Segundo o princípio da incerteza de Heisenberg é impossível pré‐dizer simultaneamente a posição e a velocidade de um elétron. Deste modo, torna‐se mais conveniente falar em termos de probabilidade de o elétron ser encontrado em certa posição do espaço em determinado instante. Deste modo, a região do espaço onde é máxima a probabilidade de se encontrar o elétron é chamado de orbital. Figura 2: Ilustra duas regiões no espaço. A região “A” é a região de maior probabilidade de se encontrar o elétron em relação à outras regiões, como por exemplo a região “B”. Sendo assim, a região “A” é o orbital.

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Universidade Federal Rural do Semi­Árido 

1 Prof. Zilvam Melo – Química Orgânica 

Estrutura Eletrônica dos Átomos 

1. Estrutura geral dos átomos 

Após  vários  anos  de  intensos  estudos,  acredita‐se  que um  átomo  consiste basicamente de um pequeno núcleo muito denso, rodeado por elétrons, que estão em constante movimento em torno do núcleo.  

Elétrons  apresentam  carga  negativa  e  estão  distribuídos  por  um  volume espacial relativamente grande em volta do núcleo, estima‐se que se o átomo fosse do  tamanho do  estádio  do maracanã  o  núcleo  seria  do  tamanho de  uma bola  de futebol localizada no centro deste estádio, ou seja, nessas condições, o elétron mais próximo do núcleo estaria a aproximadamente 1,5 Km de distância do núcleo. 

 

Figura 1: Ilustra a distância entre o núcleo do átomo a seu elétrons mais próximo. 

Segundo o princípio da  incerteza de Heisenberg  é  impossível  pré‐dizer simultaneamente  a  posição  e  a  velocidade  de  um  elétron.  Deste modo,  torna‐se mais  conveniente  falar  em  termos de probabilidade de  o  elétron  ser  encontrado em  certa  posição  do  espaço  em  determinado  instante.  Deste  modo,  a  região  do espaço onde é máxima  a probabilidade de  se  encontrar o  elétron é  chamado de orbital. 

 

Figura  2:  Ilustra  duas  regiões  no  espaço.  A  região  “A”  é  a  região  de  maior probabilidade  de  se  encontrar  o  elétron  em  relação  à  outras  regiões,  como  por exemplo a região “B”. Sendo assim, a região “A” é o orbital. 

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2 Prof. Zilvam Melo – Química Orgânica 

O  núcleo  de  um  átomo  contém  prótons  carregados  positivamente  e nêutrons  que  não  apresentam  carga.  Sendo  assim,  o  núcleo  é  carregado positivamente.  Como  a  quantidade  de  carga  positiva  em  um  próton  é  igual  à quantidade  de  carga  negativa  em  um  elétron,  um  átomo  neutro  tem  o  mesmo número  de  prótons  e  elétrons.  Átomos  podem  ganhar  elétrons  e  tornarem‐se carregados negativamente, ou podem perder elétrons para se tornarem carregados positivamente. Entretanto, o número de prótons em um átomo não muda.  

 

Figura 3: Ilustra o núcleo do átomo contendo prótons e neutros e os elétrons na eletrosfera. 

O  que  realmente  define  um  átomo  não  é  seu  número  de  elétrons  nem número  de  nêutrons  e  muito  menos  sua  massa  atômica  (como  se  achava antigamente), mas sim o número de prótons. Assim, átomos diferentes apresentam números de prótons diferentes e, inclusive, a tabela a própria periódica atualmente é  organizada  de  acordo  com  o  número  de  prótons  de  cada  elemento,  pois observou‐se  que  organizando  os  elementos  desta  maneira  eles  apresentavam propriedade  que  se  repetiam  dentro  de  uma  mesma  família  ou  período (propriedades periódicas) 

Prótons  e  nêutrons  têm  aproximadamente  a  mesma  massa  e  são aproximadamente 1.800 vezes 

Tabela 1: Constituintes do átomo. 

Partícula  Localização  Carga  Massa Elétron  Eletrosfera  ‐ 1  1/1800 Próton  Núcelo  + 1  1 Neutron  Núcleo  0  1 

 

2. Estrutura Eletrônica dos Átomos 

2.1 Números Quânticos 

São números que descrevem o elétron. Estes levam em consideração, dentre outras propriedades, sua energia, sua localização e sua rotação.  

 

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3 Prof. Zilvam Melo – Química Orgânica 

2.1.1 Primeiro Número Quântico ou Número Quântico Principal (n): 

O número quântico principal nos dá a informação do nível de energia que o elétron apresenta. À medida que n aumenta, o orbital  torna‐se maior, e o elétron passa mais tempo mais distante do núcleo. Um aumento de n significa também que o elétron tem energia mais alta e, por isso está menos fortemente preso ao núcleo. 

  Todos  os  orbitais  com mesmo  valor  de  n  estão  na mesma  camada,  ou  seja, apresentam o mesmo nível de energia; 

  O número quântico principal pode assumir qualquer valor inteiro positivo (n = 1,  2,  3  ...  ∞).  Cada  número  representa  um  determinado  nível  de  energia  (também chamado de camada). 

  As camadas podem ser identificadas por letras latinas maiúsculas, começando por  K,  para  a  primeira  camada  (n  =  1).  Daí  em  diante  as  letras  seguem  a  ordem alfabética. 

   

2.1.2 Segundo Número Quântico, Número Quântico Secundário ou Número Quântico Azimutal (ℓ) 

  O  número  quântico  secundário  divide  as  camadas  em  grupos  menores, denominadas subcamadas (ou subníveis), definindo o formato do orbital.  

  Para um dado valor de n, ℓ pode variar de 0 a n – 1. Ou seja o número máximo de ℓ permitido é: 

ℓ = n – 1  (Eq. 1)

  Os subníveis associados com os valores de ℓ = 0, 1, 2 e 3 são designados pelas letras:  s, p, d e f, respectivamente; 

  

Tabela 2: Designação dos orbitais. 

Valor de n  1  2  3  4 Valor de ℓ  0  1  2  3 Designação dos orbitais  s  P  d  f 

 

 

Ordem de energia 

s < p < d < f 

­ Energia crescente   

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Figura 4: Diagrama aproximado dos níveis de energia. 

 

2.1.3 Terceiro Número Quântico, Número Quântico Terciário ou Número Quântico Magnético (mℓ) 

  O  número  quântico  magnético  dá  a  orientação  dos  orbitais  atômicos  no 

espaço. Cada subnível consiste em um número específico de orbitais. Cada orbital 

corresponde a diferentes valores permitidos de mℓ. Os valores de mℓ são números 

inteiros  que  assumem  diferentes  valores  dependendo  do  nível  e  subnível  em 

questão.  Para determinado valor de  ℓ,  existem 2ℓ + 1  valores permitidos de mℓ,  

variando de  – ℓ a + ℓ. Portanto, cada subnível s (ℓ=0) consiste de um orbital; cada 

subnível p (ℓ=1) consiste em três orbitais; cada subnível d (ℓ=2) consiste em cinco 

orbitais; cada subnível f (ℓ=3) consiste de sete orbitais, e assim por diante. 

  Orbitais de um mesmo subnível (ℓ = 2, por exemplo) apresentam a mesma 

energia e, por isso, são chamados de orbitais degenerados. 

Exemplos de orbitais: 

• Para ℓ = 0:  corresponde ao orbital s, onde existe somente uma orientação 

permitida (mℓ = 0). 

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Figura 5: Ilustra o formato do orbital s 

• Para  ℓ  =  1:  corresponde  ao  orbital  p,  onde  existem  três  orientações permitidas (mℓ = ‐1, 0, 1) que coincidem com os três eixos cartesianos; 

 

Figura 6: Ilustra o formato do orbital p. 

 

• Para  ℓ  =  2:  correspondem  aos  orbitais  d  onde  existem  cinco  orientações permitida (mℓ = ‐2, ‐1, 0, 1, 2); 

 

Figura 7: Ilustra o formato do orbital d. 

 

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• Para  ℓ  =  3:  correspondem  aos  orbitais  f,  onde  existem  sete  orientações permitidas (mℓ = ‐3, ‐2, ‐1, 0, 1, 2, 3); 

 

Figura 8: Ilustra o formato do orbital f. 

 

 

 

Tabela 3: Capacidades dos quatro primeiros níveis. 

N  ℓ  mℓ  Subnível Elétrons máximos 

no subnível Elétrons máximos 

no nível 

 1 

 0 

 0 

 1s 

 2 

 2 

2 0 1 

0 ‐1, 0, 1 

2s 2p 

2 6  8 

 3 

0 1 2 

0 ‐1, 0, 1 

‐2, ‐1, 0, 1, 2 

3s 3p 3d 

2 6 10 

 18 

 4 

0 1 2 3 

0 ‐1, 0, 1 

‐2, ‐1, 0, 1, 2 ‐3, ‐2, ‐1, 0, 1, 2, 3 

4s 4p 4d 4f 

2 6 10 14 

 32 

 

 

 

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2.1.4 Quarto Número Quântico, Número Quântico Quaternário ou Número Quântico Magnético de Spin do Elétron (ms) 

  O número quântico magnético de spin não está relacionado com o orbital, mas sim com o elétron. O ms está associado com a rotação do elétron em torno de seu próprio eixo. 

  Os  elétrons  giram  em  rotação  igual,  porém  em  sentidos  contrários.  Para representá‐los convencionou‐se atribuir os valores +1/2  a um sentido de rotação e  ‐1/2  ao  outro  sentido  de  rotação.  Outra  forma  de  representar  os  elétrons  em orbitais  seria  como  setas. Onde uma  seta  voltada para  cima  seria um  sentido de rotação e uma seta voltada para baixo seria o outro sentido de rotação. 

 

Figura 9: Ilustra o modo de usar as setas para indicar a rotação do elétron. 

 

• Quando  dois  elétrons  estão  ocupando  o  mesmo  orbital  de  um  mesmo subnível diz‐se que seus elétrons estão emparelhados. Com spins opostos. 

 

Figura 10: Ilustra o emparelhamento de dois elétrons. 

 

2.2 Principio da Exclusão de Pauli 

O princípio da exclusão de Pauli estipula que: 

a) Não mais que dois elétrons podem ocupar cada orbital; 

b) Em  um  átomo  não  pode  existir  dois  elétrons  com  os  quatro  números quânticos iguais.  

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  Assim,  para  não  ferir  este  princípio,  se  quisermos  colocar  mais  de  um elétron dentro de um mesmo orbital a única opção é assinalar diferentes valores de ms para os elétrons. Como só existem dois valores de ms,  concluímos que um orbital  pode  comportar  no máximo dois  elétrons,  e  eles  devem apresentar  spins opostos (+1/2 e ‐1/2). 

 

2.3  Configuração Eletrônica 

  A maneira na qual os elétrons estão distribuídos entre os vários orbitais de um  átomo  é  chamada  de  configuração  eletrônica.  A mais  estável  configuração eletrônica de um átomo é aquela na qual os elétrons estão nos estados mais baixos de energias possíveis. 

  Como o princípio da exclusão diz que pode haver no máximo dois elétrons no mesmo orbital, devemos preencher os orbitais em ordem crescente de energia.  

  O preenchimento dos diagramas de orbitais de cada subnível segue a Regra de Rund. 

Regra de Rund: quando orbitais de mesma energia (degenerados) estão sendo preenchidos, a menor energia será atribuída quando o maior número de elétrons com mesmo spin permaneça maximizado, ou  seja, maior  número  de  elétrons  com mesmo ms. Diz­se  que  os elétrons dessa forma têm spins paralelos ou, ainda, emparelhados. 

 

Notações: 

  Onde:   X simboliza o elemento químico;                A é o número de massa (no prótons + no nêutrons);                Z é o número atômico (no prótons)                Z é numericamente igual ao no elétrons) 

 

       onde:       C é o símbolo que representa o átomo de carbono 

                        12 é número de massa (no prótons + no nêutrons) 

                           6 é o número atômico, ou seja é o no prótons, que é 

                                              numericamente igual ao  no elétrons. 

 

 

XAZ

C126

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2.4  Diagrama de Energia de Pauling 

O  cientista americano Linus C. Pauling apresentou a  teoria até  o momento 

mais aceita para a distribuição eletrônica. Pauling apresentou esta distribuição 

dividida em níveis e subníveis de energia. 

A distribuição eletrônica,  conforme Pauling, não era apenas uma ocupação 

pelos  elétrons  dos  espaços  vazios  nas  camadas  da  eletrosfera.  Os  elétrons  se 

distribuem segundo o nível de energia de cada subnível, numa seqüência crescente 

em que ocupam primeiro os subníveis de menor energia e, por último, os de maior. 

O diagrama de energia de Pauling  define  a  ordem  de  energia  crescente 

que é também a seqüência de distribuição dos elétrons: 

 

 

Figura 11: Ilustra como ocorre a distribuição eletrônica. 

 

Na  Figura  11,  as  setas  indicam  a  ordem  crescente  dos  níveis  de  energia, 

concordando com o diagrama de energia na Figura 4, veja:  

 

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 … 

 

Note que  como a  energia de 4s2  é menor,  esta posição vem antes do 3d10. 

Assim, seguindo o diagrama de Pauling, podemos montar a distribuição eletrônica 

de qualquer elemento químico. 

 

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Exemplos: 

• Para 9F, temos: 1s2, 2s2, 2p5 

• Para 20Ca, temos: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2 

• Para 40Zr, temos: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d2 

  Com o diagrama de Pauling pode‐se fazer a distribuição eletrônica de vários compostos. Uma observação cuidadosa nos mostra que há umas poucas exceções para estas regras. Duas exceções dignas de nota são o cromo e o cobre. Seguindo as regras que estudamos esperaríamos que suas configurações fossem: 

24Cr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 

29Cu: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 

No entanto, as distribuições eletrônicas determinadas experimentalmente são: 

24Cr: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 

29Cu: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 

Os diagramas de orbitais correspondentes são: 

24Cr4s

3d  

29Cu4s

3d  

Note que, no caso do cromo, um elétron foi “emprestado” pelo subnível 4s para um subnível  3d  que  ficou  exatamente  com  metade  de  sua  “população”  de  elétrons máxima.  Já  no  caso  do  cobre,  este mesmo  elétron  4s  é  utilizado  para  preencher completamente uma subcamada 3d. 

3. Ligações Químicas 

  As  ligações  químicas  que  ocorrem  naturalmente  a  fim  de  se  formar compostos mais estáveis, ou seja, de menor energia. 

3.1 Estruturas de Lewis 

  As  ligações  ocorrem  usando  os  elétrons  presentes  na  última  camada,  ou seja,  na  camada  de  valência.  Elétrons  presentes  na  camada  de  valência  são 

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chamados  elétrons  de  valência.  Para  representar  um  átomo  usando  uma estrutura  de  Lewis  deve‐se  representar  o  átomo  por  seu  símbolo  químico,  os elétrons de valência por pontos e as ligações por traços. Veja os exemplos abaixo: 

Tabela 4: Estruturas de Lewis 

 

3.2 A Regra do Octeto 

  Por muito se estudou os gases nobres devido poderem ser encontrados na natureza na sua  forma atômica, ou seja, não necessitam de  fazer  ligações para se estabilizarem. Quando estudaram suas estruturas observaram que, com exceção do Hélio,  todos  os  gases  nobres  apresentam  oito  elétrons  em  sua  última  camada. Assim, concluíram que qualquer os átomos tendem a se ligar ganhando, perdendo ou compartilhando elétrons para alcançar a configuração de um gás nobre, ou seja, oito elétrons em sua camada de valência. Fazendo isso os átomos alcançariam sua estabilidade. Deste modo, surgiu a Regra do Octeto que dá base para que se possa montar uma infinidade de estrutura de moléculas. 

H O+ + H H HO O Hou H 

CH

HHH C

H

H

HH

 

Li + F Li F+ - 

  Alguns  compostos  fogem  a  Regra  do  Octeto  como,  por  exemplo,  o pentacloreto de fósforo, PCl5, no qual o átomo de fósforo é ligado covalentemente  cinco átomos de cloro.  

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P

Cl

Cl

ClCl

Cl

 

Deste  modo,  a  camada  de  valência  do  fósforo  possui  10  elétrons.  Neste  caso, dizemos que a camada de valência se expandiu. 

  Algumas vezes a camada de valência de um átomo numa molécula contém menos elétrons do que o octeto. Este é o caso do trifluoreto de boro, BF3,: 

B FF

F

 

  Neste  composto a  camada de valência do boro é ocupada por  apenas  três pares de elétrons, pois o número total de elétrons de valência é  insuficiente para atingir o octeto. Novamente a regra do octeto é desrrespeitada. 

3.3 Ligações Iônicas 

Na  ligação  iônica  ocorre  a  formação  de  íons  devido  a  transferência  de elétrons, que residem na camada mais externa (camada de valência), de um átomo para o outro. Normalmente, nesta  ligação, existe um elemento que  tende a ceder elétrons (metal ‐ cátion), e outro que tende a receber elétrons (não metal ‐ ânion). 

Observação:  A  ligação  iônica  é  a  única  em  que  ocorre  a  transferência  de elétrons. 

A  ligação  se  dá  devido  à  atrações  eletrostáticas  fortes  que  se  estabelecem entre  os  íons.  Este  tipo  de  ligação  são  não  direcionadas,  ou  seja,  podem ocorrer com dois ou mais átomos, como pode‐se ver na Figura 12.  

Exemplos  

Para 11Na, temos: 

1s2, 2s2, 2p6, 3s1 

 

 

Para 17Cl, temos 

1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p5 

 

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Temos: 10Na+: 1s2, 2s2, 2p6, 3s0 

 

Temos: 18Cl‐ : 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6 

Na + Cl Na Cl+ -

 

 

Figura 12: Ilustra o retículo cristalino do cloreto de sódio. 

 

3.4  Ligações Covalentes 

  Ligação  covalente  é  aquela  onde  os  átomos  possuem  a  tendência  de compartilhar os elétrons de sua camada de valência. Neste tipo de ligação não há a formação de íons, pois as estruturas formadas são eletronicamente neutras. 

 

Figura 13: Ilustra como se dá a atração entre dois átomos numa ligação covalente. 

  As ligações covalentes são mais fracas que as ligações iônicas. Estas ligações são orientadas, ou seja, cada ligação envolve apenas dois átomos.  

Exemplos: 

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Figura 14: Ilustra exemplos de compostos com ligações covalentes. 

3.4.1 Tipos de Ligações Covalentes 

3.4.2 Ligação Normal ou Ligação Sigma (σ) 

  Nas  ligações  covalentes  que  consideramos  até  aqui,  está  concentrada simetricamente  ao  redor  da  linha  que  une  os  núcleos  (eixo  intermolecular).  Em outras palavras a  ligação se dá pela sobreposição frontal desses orbitais ao longo do eixo de ligação. Essas ligações são chamadas ligações sigma (σ).  

 

Figura 15: Ilustra a sobreposição frontal para formação de ligação σ. 

 

  Entre dois átomos ligados por ligação covalente só pode existir uma ligação sigma; 

  Cada  átomo  que  participa  da  ligação  colabora  com  um  elétron  para  a formação da ligação. Os orbitais possuem uma simetria cilíndrica ao longo do eixo de ligação; 

Exemplos de compostos com ligação σ: 

 

 

 

3.4.3 Ligações Pi (π) – Ligações Múltiplas (Duplas ou Triplas) 

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  Os eixos dos orbitais da ligação π ficam orientados perpendicularmente aos da  ligação σ  (acima e  abaixo do  eixo  imaginário).  Só pode  formar uma  ligação π (ligação dupla) onde já existir uma ligação σ. Se entre dois átomos existirem duas ligações π (ligação tripla), então elas serão perpendiculares entre si. 

 

Figura 16: Ilustra a sobreposição lateral para formação de ligação π. 

 

Exemplos de compostos com ligação π: 

     

 

3.4.4  Ligação Covalente Coordenada ou Dativa 

  Na ligação covalente coordenada o par de elétrons da ligação é proveniente de um único átomo. 

NH

H

H

B Cl

Cl

Cl  

 

OO S 

 

3.4.5 Ligação Covalente Polar 

É gerada quando átomos de diferentes eletronegatividades se ligam. 

Eletronegatividade:  É  a  habilidade  relativa  de  um  átomo  em atrair, com maior ou menor intensidade, para si elétrons que estão sendo compartilhados em uma ligação covalente. 

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O  cloreto  de  hidrogênio  possui  uma  extremidade  parcialmente  positiva  e  outra parcialmente negativa, está molécula apresenta um dipolo e possui um momento dipolo (μ). O momento dipolo pode ser calculado pela equação abaixo: 

μ=e x d Momento dipolo = carga (em Coulomb) x distância (em metro) 

 

A unidade dos momentos dipolos normalmente são dadas em debey (D): 

1 D = 3,33 x 10‐30 C x m 

 

 

Figura 17: Ilustra a tabela periódica com valores de eletronegatividade de todos os elementos. 

 

3.4.6 Ligação covalente Apolar 

  Quando dois ou mais átomos da mesma ou de eletronegatividades similares reagem,  não  ocorre  uma  transferência  completa  de  elétrons.  Nesses  casos,  os átomos  alcançaram  configurações  de  gás  nobre  compartilhando  elétrons. 

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Ligações covalentes se formam entre os átomos, e seus produtos são chamados de moléculas. 

C

H

H

HH

   

 

N N  

 

Exemplo de compostos polares e apolares 

 

Figura 18: Ilustra compostos com ligações polares e apolares. 

 

 

4. Hibridização e Geometria dos Compostos do Carbono 

  A distribuição eletrônica para o átomo de carbono no estado fundamental é: 

6C1s2 2s2 2px 2py 2pz  

  Sendo assim só seria possível do carbono formar duas ligações σ, haja vista 

que o carbono apresenta somente dois elétrons desemparelhados para formarem 

ligações.  No  entanto,  foi  comprovado  que  o  carbono  forma  diversos  compostos 

com quatro ligações sigma ou com duas ligações σ e uma ligação π ou, ainda uma 

ligação  σ  e  duas  ligações  π.  Como  isso  pode  ocorrer?  A  explicação  para  tal 

fenômeno vem da teoria de hibridização. A hibridização é a mistura de orbitais. 

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Com  esta  mistura  os  o  átomo  de  carbono  pode  assumir  três  estados  de 

hibridização (sp3, sp2 e sp) e cada estado de hibridização tem suas características 

intrínsecas. 

  O  fenômeno  da  hibridização  só  pode  ocorrer  se  os  orbitais  envolvidos 

tiverem energias próximas, possibilitando a migração de um elétron de um orbital 

de menos energético para um mais energético.  

 

4.1 Hibridização sp3 (ligações σ) 

  Quando o  carbono está hibridizado em  sp3 ocorre a mistura do orbital 2s 

com os três orbitais 2p. Assim, um dos elétrons do orbital 2s migra para o orbital 

2p, que está vazio.  

6C1s2

sp3  

  Podemos entender esta hibridização usando um diagrama de energias dos 

elétrons no estado fundamental e no estado excitado. 

 

Figura 19: Diagrama de energia para a hibridização sp3. 

  Neste processo, ocorre a formação de quatro orbitais híbridos sp3 com um 

elétron  desemparelhado  em  cada.  Estes  orbitais  híbridos  ficam  orientados  a 

ângulos de 109,5o em relação uns aos outros. Estes ângulos formam uma estrutura 

tetraédrica.  A  sobreposição  dos  quatro  orbitais  híbridos  sp3  é  frontal  por  isso  o 

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carbono  se  torna  capaz  de  formar  compostos  com  quatro  ligações  σ,  assumindo 

estruturas tetraédricas, como exemplifica a Figura 20. 

 

Figura 20: Exemplo de estrutura tetraédrica. 

 

Abaixo  veja  como  se  dá  a  formação  do  etano  pela  sobreposição  dos  orbitais híbridos sp3 para a formação de quatro ligações σ  C−C e C−H. 

 

Figura 21: Ilustra a formação de ligações σ pela sobreposição frontal dos orbitais 

que participam das ligações. Todas as ligações que se formam, tanto C‐C como C‐H 

são ligações σ. 

 

 

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4.2 Hibridização sp2 (ligações σ e ligações π) 

  Quando o  carbono está hibridizado em  sp2 ocorre a mistura do orbital 2s 

com dois orbitais 2p. Assim, um dos elétrons do orbital 2s migra para o orbital 2p, 

que está vazio, restando um orbital p puro que não participou da sobreposição.  

6C1s2

sp2p

 

Podemos entender esta hibridização usando um diagrama de energias dos elétrons 

no estado fundamental e no estado excitado. 

 

Figura 22: Diagrama de energia para a hibridização sp2. 

  Neste  processo,  ocorre  a  formação  de  três  orbitais  híbridos  sp2  com  um 

elétron desemparelhado em cada. Os três orbitais híbridos são orientados para os 

cantos de um triângulo  regular,  com ângulos de 120o entre  si,  gerando estrutura 

trigonal  planar,  como exemplifica  a Figura 23. O  orbital p  puro  (que não  sofreu 

hibridização)  fica  orientado  perpendicularmente  ao  plano  do  triângulo  formado 

pelos orbitais híbridos sp2. 

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 Figura 23: Exemplo de estrutura trigonal planar. 

  Os  três  orbitais  híbridos  sp2  podem  sofrer  sobreposição  frontal.  Deste 

modo, o carbono se torna capaz de formar compostos com três ligações σ. Abaixo 

veja  como  se  dá  a  formação  do  eteno  pela  sobreposição  dos  orbitais  sp2  para 

formação de ligações σ  C−C e C−H.  

 

Figura 24: Ilustra a sobreposição dos orbitais sp2 para a formação de ligações σ. 

 

  Já  o  orbital  p  pode  sofrer  sobreposição  perpendicular  ao  eixo  de  ligação 

frontal,  gerando  assim,  uma  ligação  π.  Este  tipo  de  hibridização  possibilita  o 

carbono gerar estruturas trigonal planar com uma ligação π, como, por exemplo o 

eteno, assim como exemplifica a Figura 25. 

 

Figura 25: Ilustra a sobreposição de orbitais p para a formação de ligações π. 

 

4.3 Hibridização sp (ligações σ e ligações π) 

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  Quando o carbono está hibridizado em sp ocorre a sobreposição do orbital 

2s com um orbitais 2p. Assim, um dos elétrons do orbital 2s migra para o orbital 

2p, que está vazio.  

6C1s2

spp p

 

  Podemos entender esta hibridização usando um diagrama de energias dos 

elétrons no estado fundamental e no estado excitado. 

 

Figura 26: Diagrama de energia para a hibridização sp.  

  Neste  processo,  ocorre  a  formação  de  dois  orbitais  híbridos  sp,  com  um 

elétron  desemparelhado  em  cada.  Os  dois  orbitais  híbridos  são  orientados  a  um 

ângulo de 180o em relação um com o outro. Cada um dos dois orbitais p puros (que 

não sofreu hibridização)  ficam orientados perpendicularmente ao eixo  frontal de 

ligação  dos  dois  orbitais  híbridos  sp.  Os  dois  orbitais  híbridos  sp  podem  sofrer 

sobreposição frontal, gerando a formação de ligações σ, como mostra a Figura 27. 

 

Figura 27: Ilustra a sobreposição dos orbitais sp para a formação de ligações σ. 

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  Já os orbitais p não‐hibridizados podem sofrer sobreposição perpendicular 

entre si ao eixo de  ligação  frontal. Este  tipo de hibridização possibilita o carbono 

gerar estruturas lineares com duas ligações σ e duas ligações π. 

 

5. Comprimento de ligações 

  O comprimento de ligação segue a seguinte seqüência: 

C C > C C > C C  

  O  princípio  geral  diz  que:  quanto  maior  for  o  caráter  s  dos  orbitais  que 

participam  da  ligação  menor  será  o  comprimento  da  ligação.  Assim,  quando  o 

carbono está hibridizado em sp ele apresenta 50% de caráter s, por isso apresenta  

menor  comprimento  de  ligação  do  que  os  compostos  nos  quais  as  átomos  de 

carbono  apresentam  ligações  duplas  e  este,  por  sua  vez,  apresenta  menor 

comprimento do que os compostos que ligações simples. 

 

Tabela 5: Mostra as características que os átomos sofrem ao se hibridizarem. 

Tipo de hibridização 

Ligações que se formam 

Caráter s (%) 

Geometria  Ângulos das ligações (o) 

sp3  4σ  25  Tetraédrica  109,5 sp2  3σ e  1π  33,3  Triangular  120 sp  2σ e  2π  50  Linear  180  

 

6. Definições Importantes 

Moléculas diatômicas: São formadas por apenas dois átomos. Ex: H2, N2, O2; 

 

Moléculas poliatômicas: São formas por mais de dois átomos. Ex: H2O, C2H6, CH3CH2OH; 

 

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    A  forma de uma molécula no espaço é altamente  influenciada pelos pares  de  elétrons  de  valência  dos  átomos  que  a  constituem.  Podem  ser  de dois tipos: 

 

Par de elétrons de ligação: são os elétrons compartilhados entre dois átomos para a formação de uma ligação covalente; 

 

Par de elétrons isolados: são os elétrons que ocupam um orbital que pertence somente a um átomo e não foram usados para formar ligações. 

 

 

7. Referências 

BROWN,  LEMAY  e  BURSTEN.  Química:  Ciência  Central.  9.  ed.  São  Paulo: 

Pearson, 2007. 

SOLOMONS, T. W.; GRAHAM; CRAIG FRYHLE. Química Orgânica. 8. ed. Rio de 

Janeiro: LTC, 2005. 1 e 2 v. 

BRUICE, P. Y. Química Orgânica. 4. ed. São Paulo: Pearson, 2006.