Carbono SP3

Hibridação

Os orbitais híbridos são úteis para explicar a geometria molecular e as propriedades de ligação dos átomos. Cada híbrido é designado por sp3 para indicar a sua composição e, no metano, está orientado ao longo de uma das quatro ligações C-H. A teoria da hibridação é parte integrante da química orgânica.

Geometria

No metano, quatro orbitais híbridos sp3 sobrepõem-se aos orbitais 1s dos quatro átomos de hidrogénio, formando quatro ligações sigma com o mesmo comprimento e a mesma força. O metano é uma molécula tetraédrica com quatro ligações C-H equivalentes. A hibridação sp3 dá origem a uma forma tetraédrica com ângulos de 109,5°, como em CCl4, enquanto a hibridação sp2 dá origem a uma forma trigonal plana com ângulos de 120°, como em BCl3.

O ângulo tetraédrico de cerca de 109,47° é exato no metano, enquanto os alcanos maiores apresentam, em geral, ligações cujos ângulos diferem alguns graus deste valor idealizado. Nos alcanos muito ramificados, o ângulo de ligação pode afastar-se do valor ideal (109,5°) para acomodar grupos volumosos.

Hidrocarbonetos saturados

Um alcano é constituído por átomos de hidrogénio e carbono dispostos numa estrutura em árvore, na qual todas as ligações carbono-carbono são simples. Num alcano, cada átomo de carbono tem hibridação sp3 e forma 4 ligações sigma, C-C ou C-H. A ligação C-H resulta da sobreposição de um orbital sp3 do carbono com o orbital 1s de um átomo de hidrogénio, e a ligação C-C da sobreposição de dois orbitais sp3 de átomos de carbono adjacentes. Os comprimentos das ligações são de 1.09 × 10⁻¹⁰ m para uma ligação C-H e de 1.54 × 10⁻¹⁰ m para uma ligação C-C.

No etano, existe rotação quase livre em torno de uma ligação simples carbono-carbono. A conformação alternada do etano tem uma energia 12,6 kJ/mol inferior à da conformação eclipsada.

Sistemas aromáticos e homoaromáticos

Um composto aromático tem uma estrutura coplanar, com todos os átomos envolvidos no mesmo plano. Na homoaromaticidade, a conjugação é interrompida por um único átomo de carbono com hibridação sp3.

Explore os sete extraits em Conjunto de descoberta.

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