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Hibridização sp

Na hibridização sp, um orbital s e um orbital p hibridizam para formar dois orbitais sp, cada um deles composto por 50% de caráter s e 50% de caráterp. Este tipo de hibridização é necessário sempre que um átomo está rodeado por dois grupos de elétrons. Versão original criada por Jay.

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Transcrição de vídeo

RKA1JV - No vídeo sobre hibridização sp³, nós vimos um carbono ligado a 4 átomos e no vídeo sobre hibridização sp², nós vimos o carbono ligado a 3 átomos. Neste vídeo, nós vamos ver o tipo de hibridização presente quando o carbono está ligado a 2 átomos. Se eu olhar esse carbono aqui, e a molécula de etino ou acetileno, você pode ver que o carbono está ligado ao hidrogênio e também a outro carbono, à direita aqui. Ou seja, o nosso carbono aqui está ligado a apenas 2 átomos e a geometria da molécula de acetileno é linear, então, eu vou escrever aqui que ela é linear. Nós também temos o ângulo de ligação aqui de 180 graus, então, esse ângulo de ligação é de 180 graus. A hibridização tem que ser diferente para o nosso carbono, observe que a geometria é diferente, o ângulo de ligação é diferente, e o número de átomos aos quais o carbono está ligado também é diferente. Para determinar esse novo tipo de hibridização, nós olhamos a configuração eletrônica no estado excitado. Nós temos os carbonos, e os carbonos têm 4 elétrons de valência que estão representados no estado excitado e nós temos aqui 1, 2, 3, 4 elétrons e nós estamos olhando para dois orbitais híbridos. Isso porque o carbono está ligado a 2 átomos, então, nós vamos pegar o nosso orbital "s", e vamos promover, em termos de energia, e nós vamos pegar um orbital "p" e vamos reduzir em termos de energia. Aqui nós temos o nosso orbital "p" e nós temos o orbital "s" com 1 elétron e o orbital "p" com 1 elétron. Com isso, nós vamos deixar para trás dois orbitais "p" com 2 elétrons aqui e aqui, e nós não vamos ter mais o orbital "s" aqui porque nós vamos hibridizá-lo para formar o orbital sp. Aqui também nós não vamos ter mais o orbital "p" e aqui também vamos ficar com o orbital híbrido sp e isso é chamado de híbrido sp ou hibridização sp. Isso porque nosso novo orbital veio de um orbital "s" e também de um orbital "p". Esse carbono aqui tem hibridização sp e esse carbono aqui também tem hibridização sp. Vamos pensar sobre a forma do nosso novo orbital híbrido sp, pensando na forma, nós temos um orbital "s", que tem o formato de uma esfera, e temos apenas um. E nós temos um orbital "p" que tem esses lóbulos aqui e só temos um. Se nós pensarmos na forma híbrida, nós vamos ter o lóbulo no maior e o lóbulo menor e nós vamos ter dois desses orbitais. Novamente, nós ignoramos esse lóbulo menor aqui e quando você fizer seu desenho, você só pensa nesse lóbulo maior aqui e quando nós falamos de porcentagem, nós temos o orbital "s" aqui e também o orbital "p" aqui. Isso representa 50% de caráter "s" e 50% de caráter "p". Se você lembrar de vídeos anteriores, você vê que você tem mais porcentagem de "s" nesse sp híbrido aqui. Ou seja, 50% de caráter "s" que é maior do que a hibridização sp³, que nos vimos que era apenas de 25%. No vídeo sobre hibridização sp², nós tínhamos 33% de caráter "s", para esses orbitais, esse caráter "s" é maior, de 50%. Desde que a densidade eletrônica do orbital "s" seja maior do que a de orbital "p" perto do núcleo, isso significa que esse lóbulo maior aqui tem uma densidade eletrônica maior perto do núcleo. Mas, em geral, à medida que o caráter "s" aumenta, você obtém ligações menores, isso porque você tem orbitais híbridos menores. Vamos voltar aqui ao nosso acetileno, e eu quero saber como esses carbonos aqui no acetileno são hibridizados sp, então, eu vou desenhar aqui a estrutura de pontos de Lewis, e eu vou colocar o carbono fazendo uma ligação tripla com o meu outro carbono. E também nós temos os hidrogênios, um aqui do lado direito e outro aqui do lado esquerdo, e nós sabemos que cada um desses carbonos tem hibridização sp. Com isso, cada um dos dois carbonos tem dois orbitais híbridos sp, então, nós vamos desenhar um orbital híbrido sp, eu tenho carbono e aqui o orbital híbrido sp. Novamente, eu quero que você preste atenção, que eu estou ignorando esse lóbulo menor aqui, aqui nós temos o outro orbital híbrido. Claro, cada carbono hibridizado sp tem um orbital sp com um elétron de valência, eu posso colocar esse elétron aqui, aqui nós também temos outro orbital com elétrons de valência e eu posso colocar esse elétron aqui. Se você está mexendo com orbital de carbono hibridizado sp, você também tem dois orbitais aqui, dois orbitais "p" que não estão hibridizados. Cada orbital "p" tem um elétron de valência e eu preciso colocar isso no meu desenho também, aqui no desenho tenho o meu orbital "p". Meu orbital "p" tem um elétron de valência, e aqui eu tenho o meu outro orbital "p" também com o seu elétron de valência. Aqui nós temos a figura de um carbono hibridizado sp. Essa figura aqui é do nosso carbono aqui à esquerda e agora nós vamos fazer do nosso carbono à direita. O nosso carbono à direita também tem hibridização sp e nós temos o nosso carbono aqui com um orbital, também temos os seus elétrons de valência. E você também pode observar aqui que nós temos orbitais "p" que não estão hibridizados, então, eu posso colocá-los aqui com os seus elétrons de valência. Finalmente, nós temos os nossos hidrogênios para colocar no nosso desenho, então, aqui um hidrogênio com seu elétron de valência e aqui outro hidrogênio com um elétron de valência em orbital "s" não hibridizado. Se você analisar as ligações, nós temos uma sobreposição aqui, ou uma junção, outra aqui e outra aqui, ou seja, temos um total de três ligações sigma. Temos 1, 2 e 3 ligações sigma na molécula de acetileno. Se você lembrar do vídeo de hibridização sp², nós vimos como formar uma ligação π, que era o quê? Nós tínhamos essa sobreposição lateral aqui de orbitais, aqui, nós também tínhamos uma ligação π, ou seja, nós temos uma interação aqui em cima e outra aqui embaixo. Nós também temos, se você observar, uma ligação π aqui, e outra ligação π aqui. Ou seja, nós temos duas ligações π presentes, então, eu vou colocar duas, porque nós temos dois pares de ligações, uma em cima e uma embaixo. Eu vou colocar aqui que nós temos duas ligações π, ou seja, duas ligações π na molécula de acetileno. Se você olhar na estrutura de Lewis, você vai ter aqui uma ligação sigma, aqui você tem uma outra ligação sigma e aqui uma terceira ligação sigma. Isso porque aqui nós temos uma ligação tripla, e como uma delas é uma ligação sigma, então, as outras duas têm que ser a ligação π. Ou seja, aqui nós temos uma ligação π, e aqui outra ligação π. Uma coisa que você tem que lembrar é que a ligação π impede a rotação, ou seja, nós não podemos rotacionar em volta de uma ligação sigma, nós não podemos rotacionar em volta de uma ligação sigma entre esses dois carbonos por causa da ligação π. Nós aqui não temos uma rotação livre, então, eu vou escrever sem rotação livre. Você vê uma geometria linear, e eu vou colocar essa linha aqui para a molécula, ou seja, uma geometria linear. E em termos de comprimento de ligação, a distância entre esses dois carbonos aqui, é de aproximadamente 1,20 angstrons, se você lembra de vídeos anteriores, esse comprimento é ainda menor do que o que eu tinha falado para vocês. Isso é devido ao fato de nós termos um caráter maior de "s". Depois de falar esse monte de coisa, nós vamos analisar aqui o número estérico e eu vou colocar aqui a estrutura de Lewis onde nós temos um carbono com uma ligação tripla. Também tenho os hidrogênios e nós vamos utilizar o número estérico para descobrir o estado de hibridização. Lembrando que o número estérico é igual ao número de ligações sigma, ou seja, o número de ligações sigma para esse carbono aqui, que é, aqui tem uma ligação sigma, e aqui no meio nós temos outra ligação sigma. Então, nós temos um número estérico com duas ligações sigma, mais zero, porque nós não temos par de elétrons isolados, ou seja, elétrons livres, e isso vai ser a mesma coisa que 2, eu preciso de dois orbitais híbridos, que é o orbital "s" e orbital "p". Então, se você obtém um número estérico igual a 2, você pensa em orbital sp, então, orbital sp. Perceba que esse carbono aqui é hibridizado sp e esse carbono aqui também. Mais uma vez, esse ângulo de ligação aqui, é de 180 graus. Vamos fazer mais um exemplo utilizando o número estérico, então, vamos colocar aqui um dióxido de carbono, aqui nós temos o nosso carbono fazendo uma ligação dupla com oxigênio e aqui, outra ligação dupla com outro oxigênio. Nós também temos os nossos elétrons aqui em volta dos 2 oxigênios, aqui e aqui também. Nós sabemos que o número estérico vai ser igual à hibridização desse carbono. Então, se você observar a estrutura, nós temos uma ligação aqui e outra ligação sigma aqui. Temos o total de duas ligações sigma e não temos nenhum par de elétrons livre, então, eu posso colocar o zero aqui. 2 mais zero dá um número estérico igual a 2, ou seja, eu preciso de dois orbitais híbridos para esse carbono aqui. Isso significa que o carbono tem hibridização sp, então, esse carbono aqui tem hibridização sp também. Nós sabemos que essa molécula é uma molécula linear, novamente, com o ângulo de ligação de 180 graus. Isso mostra a importância do número estérico porque ele ajuda você a analisar a hibridização e também a geometria da molécula. Nos próximos vídeos, nós vamos ver moléculas orgânicas, e vamos ver diferentes estados de hibridização.