Pi bonds and sp2 Hybridized Orbitals

Pi bonds and sp2 Hybridized Orbitals

No último vídeo, eu toquei na ideia
de ligações sigma.

E essa era uma ligação...bem,
deixe-me desenhar dois núcleos e

e um dos orbitais

Digamos que este é um orbital
hibridizado sp3 e ele fica

nesse átomo e essa é tipo
uma grande nuvem aqui.

E então esse cara tem um orbital
hibridizado sp3 também.

Essa é a nuvem pequena e então essa é a

grande núvem, desse jeito.

Uma ligação sigma é uma em que há
sobreposição quase que na

direção onde as nuvens estão apontadas.

E você pode pensar, como
pode haver outro tipo

de ligação além dessa?

O outro tipo de ligação... isto aqui,
eu vou esclarecer isso.

Isto aqui é uma ligação sigma.

E você diz, qual outro tipo de
ligação poderia existir

onde meus dois orbitais se sobrepõem

na direção em que eles apontam?

E o outro tipo de ligação...
você pode imaginar

dois orbitais "p".

Então deixe-me desenhar os núcleos dos
dois átomos, vou desenhar

um de cada de seus orbitais "p".

Então digamos que esse é o núcleo,

eu vou desenhar os orbitais "p".

Então, um orbital "p" tem essa
forma de haltere.

Deixe-me desenhá-los um pouco mais juntos.

Então, um orbital "p" tem
essa forma de haltere.

Vou desenhar esse cara aqui...
um dos orbitais "p" dele.

Eu quero desenhá-lo um pouco maior

e vocês vão ver porquê em um segundo.

Um dos orbitais "p" aqui.

Fica desse jeito.

E esse cara aqui também tem
um orbital "p"

paralelo a esse orbital "p",
ele fica assim.

Vou desenhar o outro um pouco mais reto.

Eles tem de sobrepor mais,
então fica assim.

Acho que vocês entenderam.

Então nossos dois orbitais "p" são
paralelos um ao outro.

Como podem imaginar, eles são
orbitais sp3 hibridizados.

Apontam um para o outro,
eles são paralelos.

Orbitais "p" são paralelos um ao outro,

e você vê que eles se sobrepõe
nessa nuvem aqui em cima

e nessa nuvem aqui em baixo.

E essa é uma ligação pi.

Deixe-me mostrar isso melhor.

Essa é uma ligação pi.

Podemos dizer pi, literalmente,
com a letra

grega pi: ligação pi.

E algumas vezes ela vai estar escrita
apenas como ligação pi.

E é chamada ligação pi por que é
a letra grega para "p",

e estamos lidando com orbitais "p"
se sobrepondo.

Agora, ligações sigma, formadas
quando temos

uma ligação simples, são mais
fortes que ligações pi,

ligações pi aparecem quando se formam
ligações duplas ou triplas

em cima de uma ligação sigma.

Para visualizar melhor como isso

funciona, vamos pensar no eteno.

A estrutura molecular dele é assim.

Temos C fazendo ligação dupla com C,
e cada um desses caras

tem dois hidrogênios.

Vou desenhar como isso seria,
ou a melhor forma visual,

ou a melhor forma de conceituar como

são os orbitais em torno do carbono.

Primeiro vou desenhar os orbitais
sp2 hibridizados.

Deixe eu explicar o que está
acontecendo aqui.

Quando lidamos com metano,
que é literalmente

só um carbono ligado a
quatro hidrogênios,

se eu quisesse desenhar de um jeito que
ele fique meio

3D com uma estrutura tetraédrica,
ele seria assim.

Esse hidrogênio saindo
um pouco do plano.

Esse hidrogênio no plano,

e talvez esse aqui atrás do plano,

e outro saindo do plano.

Esse é o metano.

E vimos que todos são orbitais sp3
hibridizados em volta do carbono

e cada um deles forma uma ligação sigma
com um hidrogênio.

Vimos isso no último vídeo.

E quando desenhamos a configuração
eletrônica

para que isso ocorra, a configuração
eletrônica do carbono

quando ligado no metano precisa
ficar assim.

Precisa ser igual a 1s2.

Então ao invés de ter 2s2 e 2p2,

temos essencialmente...

Vou escrever desse jeito, fica melhor.

Em 1s, temos 2 elétrons, e ao invés
de dois "s",

temos dois elétrons e em cada um
dos "p', temos um,

os "s" e "p" se misturavam

e tínhamos um orbital 2sp3 hibridizado,

outro orbital 2sp3 hibridizado,

mais um orbital 2sp3 hibridizado,

e então outro sp3.

Normalmente, para o carbono
sozinho

esperamos um 2s aqui, e então
temos um 2p

na direção x, um 2p na direção y
e outro na direção z.

Mas vimos no último vídeo,
que eles se misturam

e tem um caráter 25% "s" e
75% "p"

quando o carbono se liga no metano
e os elétrons se separam

nesse caso.

Quando lidamos com os carbonos
no etano, lembrem-se,

"et-" é para dois carbonos e "eno",
pois é um alceno.

Temos uma dupla ligação aqui.

Nesse caso, a configuração eletrônica
do carbono ligado no eteno

se parece mais com isso.

Temos 1s, e o orbital 1s

está completamente cheio.

Ele tem dois elétrons.

Mas na sua segunda camada,

deixe-me escrever isso com
uma cor diferente.

Na segunda camada, vou mostrar o que
é em um segundo.

Não coloquei o "s" e o "p" longe
de propósito

mas teremos quatro elétrons como
tínhamos antes.

Ainda temos quatro ligações.

Temos quatro elétrons
desemparelhados.

Ainda temos uma, duas,três, quatro
ligações com cada carbono

e então eles vão se separar.

Mas nessa situação, em vez de todos
eles serem uma mistura

tipo uma parte "s" e três partes "p",

o "s" se mistura com dois dos orbitais "p".

E temos então um orbital 2sp2.

Então o orbital "s" mistura com
dois dos orbitais p.

Então é uma parte "s" e duas partes "p".

E um dos orbitais p fica sozinho.

E precisamos que esse orbital p
fique sozinho

pois ele é o responsável pela ligação pi.

E veremos que a ligação pi faz algo
interessante com a molécula.

Ele impede a rotação dela

em torno do eixo da ligação.

Vocês vão entender em um segundo.

Deixe-me ver se posso desenhar cada
um dos carbonos em 3D.

Vou colocar uma cor diferente.

Temos esse carbono aqui.

Digamos que esse é o núcleo.

Vou por um C para vocês saberem
qual carbono estamos vendo.

E vou desenhar... vocês podem
assumir que o orbital 1s

em torno do carbono é
muito pequeno.

E então temos estes orbitais 2sp3
hibridizados,

e eles serão planares,
formando um triângulo

ou o símbolo da paz
de alguma forma

mas vou tentar desenhá-lo
em 3D aqui.

Então temos um meio que
saindo do plano.

E este aqui está entrado no plano.

E aí temos... eles tem outra nuvem
do outro lado

mas não vou desenhar para
não complicar mais.

Eles ainda têm características de p

então vão ter duas nuvens,
uma maior que a outra.

E tem outra que está indo neste lado.

E podemos imaginar que esse é
o logo da Mercedes

se desenharmos um círculo do lado.

Então é esse carbono aqui.

E ele tem seus hidrogênios.

Tem esse hidrogênio aqui.

Esse hidrogênio deve bem estar aqui.

Ele tem apenas um elétron no orbital 1s.

Tem esse hidrogênio aqui em cima.

Ele fica bem aqui.

E agora vou desenhar este carbono.

Este carbono ficará...

estou desenhando ele bem próximo.

Este carbono ficará bem aqui.

Ele tem seu orbital 1s.

Eles tem exatamente a mesma
configuração eletrônica.

Ele tem o orbital 1s em volta dele,

e assim eles tem a mesma configuração.

Qualquer um desses caras,
nesse caso

eu só desenhei os três
primeiros.

Eu ainda não desenhei esse orbital p
não hibridizado.

Vou fazer isso em um segundo.

Mas deixe-me desenhar suas ligações.

Antes de tudo ele tem essa, ou
você pode imaginar que

essa ligação aqui seria uma ligação
sp2 hibridizada.

Vou fazer ela da mesma cor.

Então ele tem essa ligação sp2
hibridizada aqui.

Desse jeito.

E repare, esse é uma ligação sigma.

Elas se sobrepões na direção
em que apontam.

É a melhor forma de pensar.

E temos então esses hidrogênios

um deles tem esse cara aqui atrás,
e esse outro na frente.

Vou fazer um pouco maior como se estivesse
vindo na nossa direção.

E temos este hidrogênio bem aqui.

E essas também são ligações sigma,
só para que tudo fique bem claro.

Esse é um orbital s sobrepondo
com um sp2,

mas eles estão se sobrepondo na
direção

em que eles apontam, ou ao longo
da direção de cada

um deles, ou dos dois átomos. Essa
é uma ligação sigma,

e temos esse hidrogênio aqui atrás,
que também

forma um ligação sigma.

Tudo que eu desenhei até agora
é ligação sigma

então é isso,

Eu não quero fazer esse desenho também
então eu posso

apenas colocar uma ligação sigma lá,
ligação sigma...

sigma, sigma.

Até agora eu desenhei essa ligação,
essa aqui, essa outra,

e essa, todas elas ligações sigma.

Então, o que acontece com esse
último orbital p em

cada um desses caras?

Bem, ele vai estar meio que
saindo do plano

do logo da Mercedes, essa é a melhor
forma de descrever isso.

E deixe eu fazer isso de uma cor
que eu

ainda não tenha usado.

Talvez de roxo.

Então imagine um orbital puramente p.

Um orbital p puro, vou desenhar ele
ainda maior

que isso, na verdade.

Um orbital p puro não seria normalmente
tão grande em relação

as coisas, mas eu tenho de fazê-los
se sobreporem.

Então é um orbital p puro, meio que
entrando, talvez

você possa imaginar o eixo z em
que os outros orbitais estão

tipo o logo da Mercedes, no plano x, y.

E temos agora o eixo z indo
para cima e para baixo,

e esses dois aqui embaixo tem
de se sobrepor, então

vou desenhar eles maiores.

Então fica assim e... assim.

E eles vão para cima e para baixo.

E percebam, eles se sobrepõe.

Esta ligação aqui então é essa ligação.

Eu poderia tê-las desenhar de qualquer
forma, mas é

essa segunda ligaçã.

E o que está acontecendo agora
com a estrutura?

Vou deixar isso bem claro.

Essa aqui é uma ligação pi,
e essa aqui também...

é a mesma ligação pi.

É esse cara aqui.

É a segunda ligação na dupla ligação.

Mas o que está acontecendo aqui?

Antes de tudo, por si só ela seria
uma ligação mais fraca, mas

como já temos uma ligação sigma
que está deixando

essas moléculas mais próximas,
essa ligação pi fará

elas ficarem ainda mais próximas.

Então essa distância é menor
do que se houvesse só

uma ligação sigma aqui.

Agora, o mais interessante é que

se só houvesse uma ligação sigma aqui
essas duas moléculas

poderiam rotacionar em torno do
eixo da ligação.

Eles poderiam girar em volta
da ligação se

fosse só uma ligação sigma.

Mas como temos essas ligações pi
que são paralelas entre si

e meio que se sobrepõe e
estão meio que

presas nessa configuração,
não é mais possível

a rotação.

Se uma dessas moléculas girar,
a outra vai

girar também pois elas

estão presas uma a outra.

O que a ligação pi faz nessa situação
então é fazer

com que ligação dupla
carbono-carbono

seja rígida, não podemos ter
uma molécula

movendo, trocando esses
dois hidrogênios sem

que a outra também se mova.

Então não é possível mudar
a configuração

dos hidrogênios em relação
ao outro lado.

É isso que ela faz.

Espero que isso permita a vocês
entenderem

a diferença entre ligação sigma e pi.

E se estiverem curiosos,
ao lidar com...

só para ficar claro, quando lidamos
com acetileno, esse

é um exemplo de eteno,
o etino é assim.

Temos uma tripla ligação.

E cada lado apontando para um hidrogênio.

Nesse caso, uma dessas, as primeiras
ligações, você pode

imaginar, essas ligações são
todas ligações sigma.

Elas são sp hibridizadas.

O orbital 2s só se mistura com um
dos "p", então esses

são hibridizados sp e formam
ligações sigma,

todos esses aqui.

E esses dois aqui, vou colocá-los
de uma cor diferente.

Essas duas ligações são pi.

E você pode imaginar outra
ligação pi

saindo da página e outra aqui
também saindo

da página, e entrando na página,
saindo e entrando

e elas também se sobrepõe,
e só temos

um hidrogênio apontando
em cada direção.

Talvez eu faça outro vídeo
sobre isso.

Espero não ter confundido muito vocês

Legendado por Jaqueline Sousa