A falta de rotação livre em torno de uma ligação dupla é atribuída à rigidez imposta pelos orbitais \(p\) envolvidos na ligação dupla. Ao contrário das ligações simples, que são formadas pela sobreposição de orbitais híbridos \(sp^3\), as ligações duplas consistem em uma ligação sigma e uma ligação pi.
Formação de títulos Sigma: Em uma ligação dupla, a ligação sigma é formada pela sobreposição frontal de dois orbitais híbridos \(sp^2\) de cada átomo de carbono. Os orbitais híbridos \(sp^2\) resultam da mistura de um orbital \(s\) e dois orbitais \(p\), levando a um arranjo trigonal planar dos átomos em torno da ligação dupla.
Formação de ligação Pi: A ligação pi em uma ligação dupla é formada pela sobreposição lateral de dois orbitais \(p\) de cada átomo de carbono. Esses orbitais \(p\) são perpendiculares ao plano da ligação sigma e entre si. A densidade eletrônica da ligação pi está concentrada acima e abaixo do plano da ligação sigma, criando uma nuvem eletrônica cilíndrica.
A rigidez da ligação dupla surge da natureza da ligação pi. Os orbitais \(p\) envolvidos na ligação pi têm formato de haltere com densidade eletrônica concentrada em dois lóbulos em lados opostos do núcleo. Esta forma restringe a rotação em torno da ligação dupla porque qualquer tentativa de rotação interromperia a sobreposição dos orbitais \(p\) e enfraqueceria a ligação pi. A quebra da ligação pi exigiria um consumo significativo de energia, tornando a rotação em torno da ligação dupla altamente desfavorável.
Em contraste, ligações simples formadas pela sobreposição de orbitais híbridos \(sp^3\) permitem rotação livre porque a densidade eletrônica é distribuída de forma mais simétrica em torno do eixo da ligação. Os orbitais \(sp^3\) podem girar sem interromper significativamente a ligação, permitindo as diferentes conformações de moléculas com ligações simples.
Portanto, a presença da ligação pi e a rotação restrita em torno da ligação dupla desempenham papéis cruciais na determinação da geometria molecular, estabilidade e propriedades de compostos contendo ligações duplas.
