O conhecimento sobre a ligação química do carbono é crucial ...

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Ano: 2024 Banca: FUNDEPES Órgão: UFAL Prova: FUNDEPES - 2024 - UFAL - Técnico de Laboratório - Área: Química |

Q2569695 Química

O conhecimento sobre a ligação química do carbono é crucial para a síntese de compostos orgânicos, a manipulação de reações químicas e a compreensão das propriedades físico-químicas dos materiais estudados. Além disso, a compreensão dos princípios da ligação química do carbono é essencial para interpretar estruturas moleculares, para prever comportamentos químicos e para realizar modificações estruturais, com o objetivo de melhorar as propriedades de compostos específicos. Na natureza, o gás metano (CH₄) não resulta da reação de um átomo de carbono com átomos de hidrogênio; ele deriva de processos biológicos complexos. Existia um enigma desafiador no início da Teoria de Ligação de Valência (TLV), que seja: o fato de o átomo de carbono ter a habilidade de realizar 4 (quatro) ligações com 4 (quatro) átomos de hidrogênio. Tal teoria previa uma configuração eletrônica compatível para explicar apenas 2 (duas) ligações, 1s² 2s² 2px ¹ 2py ¹ .

Sobre o átomo de carbono do ponto de vista da TLV, assinale a alternativa correta.

Após a hibridização dos orbitais, os eixos dos orbitais híbridos sp apontam para os vértices de uma pirâmide de base quadrada, dando origem à geometria molecular da molécula do metano.

As ligações π que envolvem os orbitais híbridos sp² na molécula do metano são mais fortes do que as ligações que envolvem orbitais não hibridizados 2s ou 2p. Assim, resultava-se em uma geometria molecular linear para a molécula do metano.

Para o átomo de carbono, um dos elétrons do nível 2s² é promovido a um nível mais alto em energia, resultando na seguinte configuração eletrônica: 1s² 2s¹ 2px ¹ 2py¹ 2pz ¹, a qual posteriormente, mistura-se para formar 4 (quatro) novos orbitais híbridos sp³ , explicando assim as 4 (quatro) ligações idênticas com 4 (quatro) átomos de hidrogênio no metano.

Após a promoção de 1 (um) elétron do nível 2s² para próximo nível mais alto em energia, resulta-se na seguinte configuração eletrônica: 1s² 2s¹ 2px¹ 2py¹ 2pz¹ , a qual, posteriormente, mistura-se para formar 4 (quatro) novos orbitais híbridos sp³ , que possuem energias diferentes com ângulos de ligação de 120º. Por isso, a molécula do metano possui geometria molecular trigonal plana.

Uma vez que a TLV admite que a ligação química entre átomos ocorre por meio da sobreposição de orbitais atômicos semipreenchidos, o carbono na molécula do metano forma 2 (duas) ligações σ com 2 (dois) átomos de hidrogênio, uma vez que possui orbitais 2px¹e 2py¹ . Entretanto, os outros 2 (dois) átomos de hidrogênio permanecem ligados à molécula do metano, via ponte de hidrogênio, resultando na formula molecular CH⁴.

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