Ligações covalentes múltiplas

Transcrição

1 Formação de ligações covalentes por sobreposição de orbitais atômicos Sobreposição frontal de orbitais Ligação covalente σ (sigma) Sobreposição lateral de orbitais Ligação covalente π (pi)

2 A molécula do etileno (C 2 H 4 ) Os ângulos são todos de aproximadamente 120º, sugerindo hibridização do tipo sp 2 dos átomos de C. Uma vez que o C tem 4 e- de valência, após a hibridização um e- permanece no orbital 2p não hibridizado:

3 A molécula do acetileno (C 2 H 2 ) A geometria linear sugere que cada C apresenta hibridização sp para formar as ligações σ com o outro carbono e um H. Cada C, dessa forma, tem dois orbitais 2p restantes não hibridizados. Esses orbitais p superpõem-se para formar duas ligações π. Assim, a ligação tripla consiste em uma ligação σ e duas ligações π. Quando se compara o etileno e o acetileno, nota-se que a distância das ligações C-C diminuem do etileno para o acetileno.

4 A molécula do formaldeído (CH 2 O) O átomo de C tem 3 domínios de e- ao redor de si, sugerindo uma geometria trigonal planar, tendo os C hibridizações do tipo sp 2. Esses híbridos são usados para formar duas ligações σ C-H e uma ligação σ C-O. Nesse ponto resta um orbital 2p não hibridizado no C, perpendicular ao plano dos 3 orbitais híbridos sp 2. O oxigênio também tem 3 domínios de e- ao redor de si, assumindo também apresenta hibridização sp 2. Um desses orbitais participa da ligação σ C-O, enquanto os outros dois híbridos comportam os dois pares de e- não ligantes do O. Assim, o oxigênio também tem um orbital 2p não hibridizado perpendicular ao plano da molécula. Os orbitais 2p não hibridizados do C e do O superpõem-se para formar uma ligação π C-O, como ilustrado na figura abaixo: H H C O

5 Determinação da hibridização e geometria de moléculas com ligações π Ligações duplas e triplas são envolvem mais pares de e- do que ligações simples. Contudo, isso tem pouco efeito no arranjo e na geometria das moléculas covalentes. Todos os e- em ligações múltiplas envolvem os mesmos núcleos em relação às ligações simples e ocupam a mesma região espacial. No CO 2 cada átomo de O tem 3 domínios de e- ao redor de si, o que requer um arranjo trigonal planar dos pares de e-. Além disso, há a presença de um orbital p não hibridizado em cada O, que serão utilizados para formar duas ligações p.

6 Determinação da hibridização e geometria de moléculas com ligações π As ligações π encurtam as ligações químicas covalentes. Contudo, elas não devem ser consideradas na determinação da hibridização do átomo central, quando estiverem presentes. Ex: CO 2 No dióxido de carbono são duas ligações π para um só carbono. O carbono do CO 2 terá de utilizar dois de seus orbitais do tipo p.

7 Determinação da hibridização e geometria de moléculas com ligações π CO 2 O C O p p Assim, a molécula do CO 2 apresenta geometria linear

8 Comprimento e energia de ligações covalentes múltiplas As ligações covalentes são formadas de três maneiras: Ligação simples: 1 ligação σ (interação frontal de orbitais atômicos ou híbridos) Ligação dupla: 1 ligação σ + 1 ligação π (interação lateral de orbitais atômicos) Ligação tripla: 1 ligação σ + 2 ligações π As ligações π, formadas por interações laterais de orbitais, encurtam as ligações covalentes. Assim, pode-se estabelecer uma sequência para os comprimentos das ligações e suas energias necessárias para separar totalmente os átomos. Exemplo: N N N N N N Distância entre os átomos de N: N N > N N > N N Energia de separação dos átomos de N < < N N N N N N

9 ligações π deslocalizadas BENZENO Rede de ligação σ e π no benzeno, C 6 H 6. As ligações σ C-C e C-H localizamse no plano da molécula e são formadas com orbitais híbridos sp 2 do C. Cada C tem um orbital 2p não hibridizado localizado perpendicularmente ao plano molecular. Os 6 orbitais 2p superpõem-se, formando um orbital π que fica espalhado, ou deslocalizado, produzindo uma nuvem eletrônica acima e abaixo do plano da molécula.

10 ALGUNS DERIVADOS DO BENZENO ANILINA ASPIRINA ÁCIDO BENZÓICO ANTRACENO

11 Ligações covalentes especiais Ligações covalentes tricentradas Em algumas condições especiais, alguns átomos deficientes de e- podem apresentar hibridizações especiais, como o B, na molécula do B 2 H 6 : B = 1s 2s 2p = 4 sp3 Assim, teremos a formação de 4 orbitais sp 3, 3 deles contendo e- e um deles vazio.

12 Ligações covalentes especiais H H H B B B2H6 H H H Algumas denominações: Ligação 3 Centros-2 elétrons (3C-2e) Ponte de hidrogênio Ligação covalente curvada