Por que o carbono é um elemento importante
Sem dúvida, o carbono é talvez um dos elementos fundamentais para a vida mais importantes. Um elemento altamente abundante encontrado na Terra, você pode encontrar a presença de carbono em todos os lugares. Ele está localizado no composto, clorofila, dando às plantas sua cor verde. É o bloco de construção de vários compostos orgânicos em nosso corpo, como proteínas, DNA e aminoácidos (para citar alguns).
É claro que também é encontrado em vários compostos orgânicos simples e complexos que são sintetizados para fazer muitos dos produtos comerciais que usamos diariamente. O que contribui para a vasta abundância de carbono em toda a Terra? Uma das razões pode ser a versatilidade da ligação com carbono. Antes de abordarmos esses diferentes tipos de ligação, vamos examinar a forma molecular do carbono.
Forma Molecular do Carbono
A geometria molecular se refere à capacidade de visualizar o arranjo 3D dos átomos em uma determinada molécula. As formas moleculares têm muitos sabores. Você tem formas curvas e formas planas trigonais. Existem formas que podem ser lineares. Quando o carbono forma quatro ligações com os átomos, sua forma é chamada de tetraedro. O diagrama 1 mostra a forma básica do tetraedro de um átomo de carbono. Como você pode ver, ele imita a forma de uma pirâmide, uma ponta afiada na parte superior e uma base ampla na parte inferior. Esta é uma ótima maneira de lembrar a forma molecular de um tetraedro para qualquer molécula.
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Cada uma dessas quatro ligações saindo do carbono está disponível para outros átomos se ligarem. Mas por que quatro títulos? O carbono tem quatro elétrons de valência em sua camada externa. No entanto, ao se ligar a outros átomos, ele obedece à regra do octeto garantindo que oito elétrons de valência em sua camada externa estejam presentes. Um elétron de valência é um elétron que ocupa a camada externa de um átomo.
Cada ligação em uma molécula é igual a dois elétrons de valência. Fazendo algumas contas rápidas, veremos que se o carbono obedecer à regra do octeto, isso significa que precisa de quatro ligações (ou seja, oito elétrons de valência) para satisfazer esse requisito. Lembre-se de que as ligações que estamos discutindo são chamadas de ligações covalentes. Ligações covalentes são criadas quando dois átomos compartilham elétrons (ou seja, elétrons de valência) um com o outro. Vejamos três tipos diferentes de ligações covalentes.
As três ligações covalentes
As ligações simples são um tipo de ligação covalente formada a partir do compartilhamento de dois elétrons entre dois átomos, um elétron de cada átomo. Agora, isso é bem diferente de ligações duplas. As ligações duplas são um tipo de ligação covalente onde quatro elétrons são compartilhados entre dois átomos. Isso nos leva ao último tipo de vínculo, um vínculo triplo. Uma ligação tripla é um tipo de ligação covalente em que seis elétrons são compartilhados entre dois átomos. A vantagem de cada um desses laços é a palavra ‘compartilhamento’. Lembre-se de que esta é a base para a ligação covalente.
Quatro tipos de títulos
Agora que conhecemos a forma do carbono (um tetraedro), bem como os três grandes tipos de ligações covalentes, podemos entender melhor os quatro tipos de ligações que uma molécula de carbono pode formar. Conforme trabalhamos em cada tipo, verifique se o total de ligações presentes em uma molécula de carbono é igual a oito elétrons de valência.
Tipo 1: Quatro ligações simples. Mostrado no diagrama 2, pense neste tipo de título como o mais simples de todos. É a forma básica de tetraedro de uma molécula de carbono. Existem quatro ligações simples disponíveis para a ligação a quatro átomos.
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Tipo 2: Duas ligações simples e uma dupla. Um exemplo dessa ligação é mostrado no diagrama 3. Como você pode ver, a ligação é um pouco mais complexa do que o tipo um. Agora existe uma ligação dupla e duas ligações simples ligadas ao carbono, disponíveis para serem compartilhadas com outro átomo. Lembre-se de que uma ligação dupla equivale a quatro elétrons de valência. Assim, duas ligações simples são necessárias para atender à necessidade do carbono de oito elétrons de valência (presentes em sua camada externa) satisfeita.
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Tipo 3: Duas ligações duplas. O Diagrama 4 mostra um exemplo desse tipo de ligação de carbono. Ainda mais complexo do que o tipo dois e o tipo um, duas ligações duplas estão disponíveis para a ligação de um átomo ao carbono. Uma ligação dupla significa que quatro elétrons de valência do carbono são covalentemente compartilhados com outro átomo. Com duas ligações duplas presentes, a necessidade do carbono de ter oito elétrons de valência em sua camada externa é satisfeita.
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Tipo 4: Uma ligação tripla e uma única. Uma ilustração desse tipo de ligação de carbono é mostrada no diagrama 5. Esse tipo é bastante diferente dos outros que discutimos devido à presença de uma ligação tripla. Uma ligação tripla significa que seis elétrons de valência são compartilhados entre o carbono e o átomo ao qual está ligado.
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Resumo da lição
O elemento carbono é um dos elementos mais abundantes da Terra. Um elemento fundamental, importante para a vida, existem quatro tipos diferentes de ligações que o carbono pode formar. As ligações formadas são chamadas de ligações covalentes , que são criadas quando dois átomos compartilham um elétron (ou seja, elétrons de valência ) um com o outro.
Oito elétrons de valência precisam estar presentes na camada externa do carbono, quando se considera a ligação covalente. Os três principais tipos de ligações covalentes são ligações simples, duplas e triplas. Um átomo de carbono pode formar as seguintes ligações:
- Quatro ligações simples
- Uma dupla e duas ligações simples
- Duas ligações duplas
- Uma ligação tripla com uma ligação simples
Termos chave
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Geometria molecular – a capacidade de visualizar o arranjo 3D dos átomos em uma determinada molécula
Tetraedro – a forma criada quando o carbono forma quatro ligações com os átomos
Regra do octeto – regra que os átomos ligados tendem a seguir; afirma que oito elétrons de valência na camada externa do átomo estão presentes
Elétron de valência – um elétron que ocupa a camada externa de um átomo
Ligação covalente – uma ligação criada quando dois átomos compartilham elétrons de valência um com o outro
Ligação simples – um tipo de ligação covalente formada a partir do compartilhamento de dois elétrons entre dois átomos, um elétron de cada átomo
Ligação dupla – um tipo de ligação covalente onde quatro elétrons são compartilhados entre dois átomos
Ligação tripla – um tipo de ligação covalente onde seis elétrons são compartilhados entre dois átomos
Resultados de Aprendizagem
Após esta lição, verifique se você pode:
- Definir elétrons de valência e ligações covalentes
- Ilustrar a forma molecular do carbono
- Identifique os quatro tipos diferentes de ligações encontradas em moléculas contendo átomos de carbono