Se o átomo do Carbono é tetravalente, por que ele só pode compartilhar 3 elétrons com outro átomo de carbono? ele não poderia ficar estável compartilhando os 4 elétrons e formar C2(por que essa molécula não pode existir)?
Respostas
A nível de ensino médio não se estuda " a teoria do orbital molecular" TOM.
Vamos fazer a distribuição dos elétrons de carbono
1s² 2s² 2p².
quando fazemos o diagrama de orbital molecular e calculamos a ordem de ligação C2, o valor = 2 , a molécula existe!
Ordem de ligação = Elétrons ligantes - elétrons não ligantes / 2
Sua pergunta seria o carbono fazendo 4 ligações com outro carbono. Nesse caso entraríamos no conceito de Hibridização . Que para o carbono pode ter ( sp , sp² e sp³) envolve toda uma mecânica quântica.
Ele nunca faz 4 ligações com o mesmo átomo, no máximo existem 3 ligações entre dois átomos.
Resposta:
Devido a configuração de seus orbitais é algo... improvável.
Explicação:
Quando se pensa sobre as razões para as ligações entre átomos serem como são, o primeiro passo é observar sua configuração eletrônica. Já o segundo, que é nosso caso diz respeito a sua estrutura orbital.
No caso do carbono, a resposta é: por causa da sua hibridação.
Na prática esse composto é muito instável. Aparentemente, ele é discutido na comunidade científica mas ainda não chegou aos livros de ensino médio.
Basicamente, o carbono só é capaz de fazer duas ligações π e duas sigmas, dependendo do seu arranjo de elétrons hibridizados.
Agora, sua pergunta na prática é: por que o carbono não faz três ligações π com outro e uma sigma?
Um carbono hibridizado possui até 4 orbitais emparelhados, sendo inicialmente dois desses chamados "P" (que são os orbitais que vão compartilhar os elétrons). Após os orbitais se hibridizarem (simplesmente mudam o jeito como estão dispostos na eletrosfera, algo que requer uma explicação mais detalhada) as ligações π ocorrem entre orbitais incompletos P, que no caso do carbono podem ser até 4.
Contudo, apenas 2 desses orbitais poderão realizar a tal da PI. Por quê?
Isso requer uma visualização do processo que você pode ver no anexo 1
Esses "balões" que partem do núcleo do átomo são os orbitais.
Percebemos claramente o horizontal, o vertical e o diagonal.
Agora vem a sacada.
A ligação pi só ocorre entre orbitais em paralelo
Já a sigma ocorre pela interpenetração de orbitais no mesmo eixo, ou seja, orbitais que estejam na mesma direção, apontando um para o outro, de frente pro outro, próximos.
ASSIM, dois orbitais do carbono estarão em paralelo com os átomos de seu irmão pois os outros dois estarão em associação sigma, direta, interpenetrados no mesmo eixo... porém isso só pode ocorrer de um lado , perceba (anexo 2)
Vou lhe contar a verdade: esses orbitais precisam se "tocar" para formar a ligação sigma. Isso mesmo, tem que um estar de frente pro outro (por isso que na tripla o elétron livre dos dois está do outro lado!! O orbital que possui o elétron livre continua sendo o horizontal).
Talvez você se pergunte "mas por que o elétron está do outro lado ou não vem pra frente fazer uma pi?". Novamente, observe o que acontece na vida real(anexo 2 e 3)
É porque essa é a estrutura do átomo, dos orbitais dele quando hibridizado.
Contudo...
Essa ligação está em pauta sim. Enviarei o link que diz respeito.
A título de ensino médio, espero poder ter ajudado. Peço desculpas se me estendi demais. Abaixo segue links das fontes utilizadas para responder. Lembre-se de revisar o assunto e seguir estudando, fazendo sempre as escolhas que gerarão maior ânimo a longo prazo. Abraço!
