Ligações pi e orbitais sp2 híbridos

RKA4JL - No último vídeo eu falei com vocês sobre a ideia de ligações σ (sigma). Então digamos que eu tenha dois orbitais sp³ hibridizados e uma sobreposição sobre eles, mas antes vou desenhar como se fosse uma nuvem enorme aqui e aqui nós também vamos ter como se fosse uma nuvem enorme. Uma ligação σ, na verdade, é uma sobreposição aqui, quase que na direção para onde as nuvens estão apontadas, ou seja, é como se fosse uma interseção aqui, isso na direção para onde as nuvens estão apontando. O que eu quero que vocês se perguntem é que se há outra ligação além da ligação σ. Eu quero saber se há uma ligação diferente dessa sobreposição aqui, que nós chamamos de ligação σ, ou seja, uma ligação onde os meus orbitais se sobrepõem. Será que existe outra ligação diferente dessa? Existe, e eu vou mostrar para vocês outro tipo de ligação que nós vamos chamar de ligação π (pi). Então vamos desenhar dois núcleos de dois átomos aqui perto e cada núcleo vai ter um orbital p. Vou desenhar os meus dois orbitais p. Aqui eu tenho o orbital p com o formato de um haltere e aqui tenho um segundo orbital que eu vou desenhar, um orbital p também. Observe que nossos dois orbitais são paralelos um ao outro. Então no nosso orbital sp³ hibridizado nós tínhamos um orbital apontando um para o outro e aqui nós temos os orbitais paralelos. Se você pensar na sobreposição, nós temos uma sobreposição aqui e outra aqui também. Essa sobreposição é lateral, ou seja, paralela. Este tipo de ligação nós chamamos de ligação π. Essa ligação aqui nós chamamos de ligação π, ou posso colocar também ligação Pi. Agora eu quero você perceba que as nossas ligações σ, nós as formamos quando temos ligações simples. E claro, ligações simples são mais fortes do que as ligações π. As ligações π são formadas com ligações duplas ou ligações triplas em cima de uma ligação σ. Para você ver como funciona, vou desenhar a estrutura do eteno e colocar um carbono com uma ligação dupla com um outro carbono, nós temos os hidrogênios, do lado esquerdo também temos dois hidrogênios e nós vamos fazer o desenho disso e pensar como que os orbitais funcionam em volta do carbono. Primeiro vou desenhar a estrutura do metano, que é carbono ligado a quatro hidrogênios. Eu vou fazer a estrutura 3D, uma estrutura tetraédrica. Na estrutura em três dimensões nós temos aqui o carbono, tem o hidrogênio saindo do nosso plano, nós temos também um hidrogênio aqui, atrás do nosso plano, e temos outros dois hidrogênios no mesmo plano. Essa aqui é a estrutura em três dimensões do metano. Como nós vimos, todos são orbitais sp³ hibridizados em volta desse carbono. Quando pensamos na configuração eletrônica, nós vamos ter dois elétrons em vez de 2s. Então eu vou colocar aqui dois elétrons em 1s. E em vez de 2s, nós temos dois elétrons em cada um dos orbitais p. E claro, os orbitais s e p se misturam. Nós vamos ter um orbital híbrido sp³ hibridizado. E então nós vamos ficar com um orbital com 2sp³ aqui, 2sp³ aqui, 2sp³ aqui e 2sp³ aqui também. Normalmente para o carbono sozinho você espera um 2s aqui. Você tem 2p, aqui você tem 2p na direção x, aqui você tem um 2p na direção y e um 2p na direção z. Nós vimos em vídeos anteriores que eles se misturam e têm um caráter 25% de s e 75% de p. Então quando o carbono se liga no metano e os elétrons se separam, nós temos isso aqui. Quando nós pensamos no eteno, você tem de lembrar que "et-" é para dois carbonos e "-eno" é um alceno. Se você perceber, nós temos uma ligação dupla aqui e nesse caso a configuração do carbono ligado ao eteno é 1s. Esse orbital está completamente cheio, ou seja, ele tem dois elétrons. Na segunda camada eu não vou colocar o s e p ainda... Eu não coloquei o s nem o p de propósito, já vou mostrar para vocês o porquê. Mas claro, nós vamos ter quatro elétrons como antes, e por isso temos quatro elétrons desemparelhados aqui também, podendo formar quatro ligações. Mas só que nessa situação aqui, em vez de ser uma parte s e três partes p como nós vimos na hibridização sp³, nesse caso o s se mistura com dois orbitais p e nós ficamos com um orbital 2sp², outro orbital 2sp² e outro orbital 2sp². Com isso nós temos uma parte s e duas partes p. Você pode perceber que um orbital p fica sozinho, por isso eu posso colocar 2p. Nós precisamos que esse orbital p fique sozinho porque ele vai ser responsável pela ligação π. Nós vamos ver que a ligação π faz algo muito interessante com a molécula. O que ela faz é impedir a rotação em torno do eixo de ligação. Eu vou tentar desenhar cada um dos carbonos em 3D, ou seja, em três dimensões. Então nós temos esse carbono aqui, que eu vou colocar embaixo. Digamos que este seja o núcleo. Então você pode assumir que o orbital 1s em torno desse carbono é bem pequeno, e então nós temos esses orbitais 2sp² aqui hibridizados. Eles vão ser planares e vão formar um triângulo. Você tem um entrando no plano, mais ou menos assim, e outro saindo, e eles têm uma nuvem, um aqui do lado do outro. E claro, eles ainda têm característica de p. Vamos ter duas nuvens. A outra, maior, ela vai nessa direção. E esse carbono aqui também tem os seus hidrogênios. Então vou colocar na figura meu hidrogênio e ele tem apenas um elétron no orbital 1s. E claro, este hidrogênio aqui é esse hidrogênio. Se eu pensar ainda no outro hidrogênio, eu posso colocar na minha figura que é esse hidrogênio aqui, e o outro carbono tem a mesma configuração eletrônica desse carbono aqui. Então temos aqui nosso carbono. Nós temos o outro orbital aqui com uma sobreposição, que é a nossa ligação π, ou seja, essa ligação aqui. Também temos os nossos hidrogênios que vou desenhar como se tivesse cada um em uma direção. Se eu colocar os meus hidrogênios, eu tenho aqui um hidrogênio, que é esse hidrogênio e também posso colocar outro hidrogênio, que é este aqui. Se observar, eu tenho as sobreposições que estão indo uma na direção da outra, então eu tenho uma ligação σ aqui, uma outra aqui, também tenho uma ligação σ com esse hidrogênio e outra aqui também com esse hidrogênio. Tudo o que fiz até agora foi pensar em ligação σ, por isso eu tenho uma ligação σ aqui, uma outra, outra aqui também, outra aqui e por fim uma outra ligação σ, ou seja, essas ligações σ, se eu olhar para minha estrutura, eu tenho essa, essa, essa aqui, essa e essa aqui. Mas o que eu quero saber é: o que acontece com esse último orbital p que não está fazendo uma ligação? Então se eu desenhar os orbitais p dos dois carbonos, vai ser algo bem grande, mais ou menos assim, isso porque eles são puramente p. E esse segundo orbital aqui vai ter uma sobreposição lateral. Então nós temos a sobreposição lateral que está aqui e também aqui embaixo, ou seja, essa outra ligação nós chamamos de ligação π. Ela é uma sobreposição que chamamos de sobreposição lateral. Eu quero que você entenda que aqui nós temos uma ligação π, e essa ligação é dessa sobreposição e também dessa sobreposição aqui, ou seja, nós temos nessas duas sobreposições uma única ligação π, porque nessa ligação dupla nós temos uma ligação σ, que é essa ligação aqui, e a outra ligação é a nossa ligação π. Então quando eu pinto aqui embaixo e também aqui em cima, isso representa uma única ligação π. E claro, por si só essa é uma ligação mais fraca. Se você perceber, essa ligação π está deixando essas duas moléculas mais próximas, por isso essa distância aqui, a distância entre as moléculas, é ainda menor do que se existisse somente uma ligação σ. O interessante é que se só existisse essa ligação σ, nós teríamos uma rotação entre a ligação, ou seja, entre essa ligação aqui. Quer dizer, se uma dessas moléculas aqui girar, a outra também vai girar, e por isso não é possível fazer uma rotação em torno dessas ligações aqui. O que essa ligação π faz é impedir uma rotação ali, ou seja, impede que esses hidrogênios troquem de posição. Então vamos colocar outro exemplo aqui. Vou colocar uma molécula de etino onde nós temos uma ligação tripla entre carbonos. Também temos os nossos hidrogênios, um hidrogênio aqui também. E claro, se você observar nós temos aqui uma ligação σ, aqui nós temos outra ligação σ e nessa ligação tripla uma delas é uma ligação σ. Eu quero que você observe que orbitais sp hibridizados formam uma ligação σ. Então vou escrever para você que orbitais sp hibridizados formam uma ligação σ e também temos essa ligação σ aqui. E aí está o "x" da questão: toda vez que você tem uma ligação tripla e já tem uma ligação σ, então as outras duas ligações serão ligações π.