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A formação de ligações químicas é um assunto importante na química, pois na maioria esmagadora dos casos, a natureza da ligação química altera diversas propriedades do composto formado. Compostos inorgânicos apresentam ligações duplas, caso do dióxido de carbono, CO2, e em conjunto com outros fatores altera a geometria molecular das substâncias.
A presença de ligação dupla na molécula ganha maior notoriedade e importância quando se estudam as moléculas orgânicas. É justamente nestas moléculas que os efeitos das duplas ligações são mais evidentes.
Na figura a seguir temos a representação de orbitais atômicos do carbono [sem hibridização].
Orbitais atômicos possíveis do carbono.
Ligações entre os átomos de carbono são representadas normalmente com o modelo de bastão [H3C – CH3, por exemplo]. Este modelo, no entanto, não é o mais adequado quando se procura explicar fenômenos inerentes a estas ligações, como a reatividade dos alcenos e alcinos.
A reatividade destes compostos se dá devido à natureza da ligação química entre os carbonos. No caso da molécula de eteno [C2H4] temos duas ligações entre os carbonos, denominadas ligação σ [sigma] e ligação π [pi]. No quadro a seguir tem-se a representação das ligações presentes na molécula de eteno [já hibridizadas – sp2]:
Modelo de representação em orbital da molécula de eteno.
Na molécula de eteno, a ligação σ [sigma] é formada pela superposição dos orbitais atômicos sp2. Esta ligação inicial é a mais forte, em comparação com a ligação π [pi]. Já a ligação π é formada pela aproximação lateral dos orbitais p [em relação ao eixo], conforme se observa na figura acima.
Sendo uma ligação formada por orbitais atômicos que se aproximam em paralelo, esta ligação se torna mais frágil e pode ser rompida com menor aporte de energia. A figura abaixo demonstra a planificação da molécula de eteno, acentuando a projeção perpendicular do orbital “p”.
Orbital atômico “p”.
A ligação C – C, do tipo π, quando em dupla ligação, apresenta ≈ 63 kcal de energia, enquanto a ligação C – C do tipo σ apresenta ≈ 83 kcal. Isso justifica uma série de propriedades reativas que os alcenos apresentam, tais como a capacidade de participar de reações de adição, oxidação branda e oxidação energética, por exemplo. Reações de adição em alcenos podem ocorrer através de ataque eletrofílico ou ataque nucleofílico, e são utilizadas no setor produtivo em escala industrial. Diversos compostos são produzidos e a tabela a seguir traz um resumo básico dos processos e produtos correspondentes:
| Processo | Molécula reagente/catalisadora | Produtos |
| Adição de haleto de hidrogênio | HI, HBr, HCl, HF | Haletos orgânicos |
| Adição de halogênio | I2, Br2, Cl2,F2 | Haletos orgânicos |
| Adição de hidrogênio | H2/Ni ou Pt [catalisadores metálicos] | Alcanos |
| Adição de água | H2O | Álcoois |
| Oxidação branda | KMnO4[diluído] | Éteres, diálcoois [hidrólise] |
| Oxidação energética | KMnO4[conc]/H2SO4 | Cetonas, Ácidos carboxílicos |
| Ozonólise | O3 | Aldeído e cetona |
A presença de duplas ligações alteram questões ligadas aos ésteres naturais, como gorduras e óleos. Gorduras são ácidos graxos com longas cadeias saturadas e tendem a solidificar-se à temperatura ambiente, ao passo que óleos, por possuírem insaturações em suas cadeias, são líquidos à mesma temperatura.
Referências:
CAMPOS, M.M; AMARAL, L.F.P. [et.al]. Fundamentos de Química orgânica. São Paulo: Edgard Blücher, 1980. p. 75 – 109.
LISBOA, J. C. F. Química, 3º ano: ensino médio. 1ª Ed. – São Paulo: Edições SM, 2010. [coleção Ser protagonista]. p.58 – 59.
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e fósforo. b] Qual é a geometria de cada uma das moléculas formadas, considerando-se o número de pares de elétrons? Gab: a] I-CH4 , PH3 b] I- tetraédrica; II- pirâmide trigonal 18 - [UnB DF/1991] Analisando as estruturas eletrônicas das moléculas representadas e usando a teoria da repulsão entre os pares de elétrons da camada de valência, assinale as respostas cometas: 00. A molécula BeH2 tem geometria idêntica à da água [geometria angular]. 01. A molécula BF3 é trigonal planar. 02. A molécula de SiHq tem ângulos de ligação de 90°. 03. A molécula PCl5 tem geometria bipiramidal triangular. 04. A geometria da molécula de SF6 é hexagonal. Gab: 01, 03 19 - [Ufrs RS/1995] O modelo de repulsão dos pares de elétrons da camada de valência estabelece que a configuração eletrônica dos elementos que constituem uma molécula é responsável pela sua geometria molecular Relacione as moléculas com as respectivas geometrias: Geometria molecular oléculas 1. linear [ ] SO3 2. quadrada [ ] NH3 3. trigonal plana [ ] CO2 4. angular [ ] SO2 5. pirâmide trigonal 6. bipirâmide trigonal A relação numérica, de cima para baixo, da coluna da direita, que estabelece, a seqüência de associações corretas é: a] 5 – 3 – 1 – 4 b] 3 – 5 – 4 – 6 c] 3 – 5 – 1 – 4 d] 5 – 3 – 2 – 1 e] 2 – 3 – 1 – 6 Gab: C 20 - [Unip SP/1996] Baseado na teoria da repulsão dos pares de elétrons na camada de valência, assinale a molécula que tem a geometria de uma pirâmide trigonal: Gab: E 21 - [Vunesp SP/1992] Representar as Estruturas de Lewis e descrever a geometria de NO2-, NO3- e NH3. Para a resolução, considerar as cargas dos íons localizadas nos seus átomos centrais. [Números atômicos: N = 7; O = 8; H = 1.] Gab: 22 - [Uepi PI/2000] Associe a coluna da esquerda com a coluna da direita, relacionando a espécie química com a sua respectiva geometria, e marque a seqüência correta, de cima para baixo: I. SO3 [ ] Piramidal II. PCl5 [ ] Linear III. H2O [ ] Angular IV. NH3 [ ] Trigonal planar V. CO2 [ ] Bipirâmide trigonal a] II, V, III, I, IV. b] IV, V, III, I, II. c] II, III, V, I, IV. d] IV, III, V, I, II. e] IV, V, III, II, I. Gab: B 23 - [Unicamp SP/1991] Considere as moléculas NH3, CH4, CO2 e H2O, indique a configuração espacial de cada uma, utilizando a teminologia: linear, angular, piramidal, quadrangular, tetraédrica. Gab: NH3....piramidal CH4.....tetraedrica CO2....Plana linear H2O..... 24 - [Vunesp SP/1997] Indique a geometria das substâncias PH3 e BF4- Gab: PH3 = piramidal; BF4- = tetraédrica 25 - [Umg MG/1998] A geometria das moléculas BF3 e SF6 são respectivamente: a] ambas planas b] piramidal e tetraédrica c] trigonal e octaédrica d] plana angular e linear e] n.d.a. Gab: C 26 - . [Fuvest SP/1988] O composto PtCl2[NH3]2 apresenta dois Cl e dois NH3 ligados à platina por ligação covalentes. Existem dois isômeros desta substância. Dê uma justificativa em termos da geometria da molécula. Gab: A molécula não pode ser tetraédrica porque nesse caso haveria um único composto PtCl2[NH3]2. A molécula pode ser quadrada [plana]; nesse caso haverá dois isômeros. A molécula poderia ser também piramidal quadrada, pois possibilitaria 2 isômeros. 27 - [Vunesp SP/1989] Quando um cometa se aproxima do sol e se aquece há liberação de água, de outras moléculas, de radicais e de íons. Uma das reações propostas para explicar o aparecimento de H3O+ em grandes quantidades, durante esse fenômeno é: [número atômicos: H = 1; O = 8]. a] Represente a estrutura de Lewis [fórmula eletrônica para o íon e indique a sua geometria]. b] Quais são as forças [interações] que atuam na molécula de dímero que justificam sua existência? Gab: a] b] pontes de hidrogênio, devido, ao grupo – OH fortemente polarizado da molécula de H2O 28 - [Unopar PR/1994] Segundo a Organização Mundial de Saúde, não são adequadas quantidades superiores a 10 ppm [partes por milhão] de íons nitrato [NO3‑] na água potável, pois isso pode acarretar câncer de estômago e também, no caso de gestantes, uma forma grave de anemia no feto que está sendo gerado. Sobre o íon em questão, pode-se afirmar que sua geometria é: [números atômicos: H = 1; N = 7; O = 8] a] linear b] trigonal plana c] angular d] piramidal e] tetraédrica Gab: B 29 - [Ufg GO/1987/1ªFase] A substância BCl3 quanto à sua estrutura e polaridade é: Números atômicos: B = 5; Cl = 17 a] angular e apolar b] plana e apolar c] piramidal e apolar d] linear e polar e] tetraédrica e polar Gab: B 30 - [Ufal AL/1998] Cristais de cloreto de sódio, obtidos a partir de uma solução aquosa desse sal, têm estrutura cristalina: a] octaédrica b] tetraédrica c] prismática d] cúbica e] esférica Gab: D 31 - [Puc SP/1993] Qual das substâncias a seguir tem molécula linear e apresenta ligações duplas? a] HCl b] H2O c] N2 d] CO2 e] NH3 Gab: D 32 - [UCuiabá MT/2001] Comparando-se as estruturas de CO2 e SO2, assinale a alternativa CORRETA: [Dados pesos atômicos: C = 6; O = 8; S = 16] a] A polaridade do CO2 é maior que do SO2; b] Apresentam em comum, além de ligações covalentes, dois átomos de oxigênio; c] O tipo de ligação química em ambas as moléculas é iônica; d] A geometria das duas moléculas é a mesma, ou seja, linear; e] A presença de pares de elétrons livres, tanto no carbono, como no enxofre, sugere geometria angular para ambos os compostos. Gab: B 33 - [Puc RJ/1998] Observe as afirmações abaixo, relativas à molécula de água: I. Tem o ângulo H-O-H de 105° e seu oxigênio apresenta hibridização sp2. II. Forma pontes de hidrogênio e suas ligações são apolares. III. É uma moléculas polar e apresenta ligações O-H tipo [s-sp3. São totalmente corretas as afirmações contidas em: a] I e II b] II e III c] I d] II e] III Gab: E 34 - [UFRural RJ/1998] Relacione a coluna da esquerda com a da direita. 1. dióxido de carbono a. molécula polar linear 2. iodeto de hidrogênio b. molécula polar angular 3. água c. molécula apolar tetraédrica 4. metano d. molécula apolar linear a associação correta é a] 1-a; 3-b; 4-c; 2-c. b] 1-d; 3-b; 4-c; 2-a. c] 2-a; 3-b; 4-d; 1-d. d] 1-d; 3-a; 4-c; 2-b. e] 2-d; 3-a; 4-c; 1-a. Gab: B 35 - [ITA SP/1991] Assinale a opção que contém, respectivamente, a geometria das moléculas NH3 e SiCl4 no estado gasoso: a] Plana; plana. b] Piramidal; plana. c] Plana; tetragonal. d] Piramidal; piramidal. e] Piramidal; tetragonal. Gab: E RESOLUÇÃO NH3 [ moléculas que apresentam quatro átomos por fórmula e um par de elétrons livre no átomo central, possuem geometria do tipo piramidal. SiCl4[moléculas com cinco átomos por fórmula sempre terão geometria do tipo tetraédrica OBS: alguns químicos preferem chamar o tetraédro de piramidal, uma vez que o tetraédro é uma pirâmide de seis arestas cujas faces são triângulos equiláteros. Assim, a alternativa correta seria a D. 36 - [ITA SP/1989] Em relação à molécula de amônia, são feitas as seguintes afirmações. I. O ângulo entre as ligações N - H é de 120º. II. Os três átomos de H e o átomo de N estão num mesmo plano. III. A geometria da molécula é piramidal. IV. Cada ligação, nesta molécula, pode ser entendida como resultante da interpenetração do orbital s de um dos hidrogênios com um dos orbitais p do nitrogênio.