Teoria da Ligação Covalente. Teoria da Ligação de Valência (TLV)

Transcrição

1 Teoria da Ligação Covalente Teoria da Ligação de Valência (TLV)

2 Teoria da Ligação Covalente Teorias de Lewis e VSEPR identificam: - Pares de elétrons ligados - Pares de elétrons isolados - Forma molecular - Geometria eletrônica Porém, não fornecem informações sobre os tipos orbitais usados nas ligações químicas.

3 Teorias da Ligação Covalente Como podemos explicar as ligações químicas e considerar a geometrias das moléculas utilizando orbitais atômicos? Existem dois modelos de como os orbitais atômicos interagem para formar ligações em moléculas. Teoria da Ligação de Valência (TLV) Os orbitais atômicos sobrepõem-se (espacialmente) para formar ligações localizadas entre 2 núcleos. Teoria dos Orbitais Moleculares (TOM) Os orbitais atômicos sobrepõem-se para formar ligações deslocalizadas que conectam mais do que 2 núcleos.

4 Teoria da ligação de valência (TLV) - Os elétrons de valência estão localizados entre os átomos. - Orbitais atômicos semi-preenchidos sobrepõem-se para formar as ligações. Linus Pauling Prêmios Nobel de Química e da Paz Livro: The nature of the chemical bond

5 Teoria da ligação de valência (TLV) Molécula de H 2

6 Distância H H = 74 pm: Repulsão = Atração Ligação mais forte 74 pm Sobreposição ótima Menor energia

7 74 pm > 74 pm Distância At H H > 74 pm: Repulsão < Atração Ligação fraca Sobreposição pequena demais Os átomos precisam de maior aproximação

8 < 74 pm 74 pm Distância H H < 74 pm: Repulsão > Atração Ligação fraca Sobreposição grande demais Os átomos devem ficar mais afastados

9 Teoria da Ligação de Valência (TLV) Molécula de H 2 Existe três tipos de interação: 1) Atração elétron-núcleo 2) Repulsão núcleo-núcleo 3) Repulsão elétron-elétron 1 r A1 r B1 r 12 r A2 2 r B2 A R B H A H B

10 Ligação sigma ( ) Molécula de H 2

11 Ligação sigma ( ): orbitais s Orbitais atômicos Ligação sigma ( )

12 Ligação Elétrons desemparelhados Superpor cabeça-cabeça 1s 1s (s-s) (s-p) (p-p) - A densidade eletrônica acumula entre os eixos internucleares. - A nuvem eletrônica tem simetria cilíndrica ao redor do eixo internuclear. - Na ligação não tem plano nodal entre os eixos. - A mistura de dois orbitais atômicos é chamada de superposição de orbitais. - Quanto maior a superposição de orbitais mais forte a ligação. - Todas as ligações covalentes simples são ligações.

13 orbtial 1s orbtial 1s

14 Ligação A ligação forma-se quando os elétrons dos dois orbitais 2p se emparelham e a superposição acontece lateralmente. Lado-a-lado Superpor Lado-a-lado Ligação Ligação Uma ligação tem um único plano nodal sobre o eixo internuclear

15 Ligação Quando dois átomos são mantidos juntos por uma ligação e duas ligações perpendiculares. - Uma ligação simples (uma ) - Uma ligação dupla (uma e uma ) - Uma ligação tripla (uma e duas ) Uma ligação tem um único plano nodal sobre o eixo internuclear

16 Hibridização sp - BeCl 2 Os orbitais híbridos de um átomo são constituídos para reproduzir o arranjo dos elétrons característicos da forma da molécula determinada experimentalmente

17 Os orbitais híbridos de um átomo são construídos para reproduzir o arranjo de elétrons característico da forma da molécula determinada experimentalmente.

18 Dois orbitais híbridos sp BeCl2

19 Hibridização sp 2 - BF 3 F B F F Configuração do B Boron configuration 1s 2s 2p Orbitais hibridizados rearranjo de elétrons Três orbitais híbridos sp 2 equivalentes Um orbital vazio (não sofre hibridização)

20 Combinação de 1 orbital s com e orbitais p Agora existem 3 orbitais híbridos semi-preenchidos que podem formar ligações sigma com F.

21 Ligação da molécula de BF 3 Um orbital de cada átomo de F sobrepõe-se com um orbital híbrido sp 2 para formar a ligação sigma ( ) B-F. F F B F

22 Ligação da molécula de BF 3 Observe o único orbital não hibridizado do átomo de B

23 Hibridização sp 3 - CH 4

24 Os quatro orbitais híbridos do CH 4 Os orbitais híbridos de um átomo são construídos para reproduzir o arranjo de elétrons característico da forma da molécula determinada experimentalmente.

25 Hibridização sp 3 (NH 3 )

26 Orbitais d

27 Hibridização envolvendo orbitais d Os átomos a partir do 3º período podem usar orbitais d para formar orbitais híbridos A mistura de um orbital s + três orbitais p + um orbital d leva a cinco orbitais híbridos sp 3 d. A expansão do octeto implica no envolvimento de orbitais

28 Hibridização envolvendo orbitais d Ex: PF 5 3s 3p 3d Estado Fundamental sp 3 d Estado Excitado Orbitais Híbridos sp 3 d Composto PF 5 F F F F F F F F F F

29 Hibridização sp 3 d 2 A mistura de um orbital s + três orbitais p + dois orbital d leva a seis orbitais híbridos sp 3 d 2.

30 Hibridização envolvendo orbitais d Ex: SF 6 3s 3p 3d Estado Fundamental sp 3 d 2 Estado Excitado Orbitais Híbridos sp 3 d 2 Composto SF 6 F F F F F F

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34 Ligações Múltiplas Considere o etileno (C 2 H 4 ) 120Þ H C C H sp 2 H H

35 Dois tipos de ligações Ligações sigma ( ) A densidade eletrônica está concentrada simetricamente ao redor dos eixos internucleares. Ligações pi ( ) è uma ligação covalente na qual as regiões de superposições localizam acima e abaixo do eixo internuclear.

36 ligação dupla (H 2 C=CH 2 ) Estrutura de Lewis: tem uma dupla ligação. VSEPR: Forma trigonal planar. O orbital 2p não hibridizado é perpendicular ao plano que contém os três orbitais híbridos sp 2

37 Elétrons dos orbitais p não hibridizados no átomo C 120Þ H C C H sp 2 H H

38 Os orbitais p não hibridizados sobre cada átomo de C contêm um elétron e estes orbitais superpõemse para formar a ligação π 2s 2p 3 sp 2 hybrid orbitals p orb. for š bond

39 Etileno (C 2 H 4 )

40 Acetileno (C 2 H 2 ) hibridização sp Orbitais híbridos sp

41 ligação Tripla HC CH

42 Descreva a hibridização e ligação do CO 2 hibridização sp para as ligações sigma

43 Ligação na molécula do CO2

44 Conseqüências das ligações Múltiplas A rotação é livre na ligação sigma entre dois átomos, mas é restrita em ligações múltiplas (C=C).

45 ORBITAIS HÍBRIDOS - O número de orbitais híbridos obtidos é igual ao número de orbitais atômicos. - O tipo de orbitais híbridos obtidos varia com o tipo de orbitais atômicos (misturados). Tipos de orbitais híbridos hibridização sp sp 2 sp 3 sp 3 d sp 3 d 2 Forma linear Trigonal planar tetraédrica bipirâmide trigonal octaédrica N o orbitais

46 Ligações deslocalizadas Moléculas que têm duas ou mais estruturas de ressonância envolvendo ligações. Cada átomo de C (120º) hibridização sp 2 Ligação simples C C = 1,54 Å Ligação observada C C = 1,40 Å Ligação dupla C C = 1,34 Å

47 Benzeno Molécula planar Tem seis ligações idênticas carbono carbono Cada elétron é compartilhado pelos seis átomos de carbono Os elétrons são deslocalizados Ligações sigma Orbitais atômicos 2p ligações deslocalizadas

48 Ozônio Geometria molecular: Trigonal planar Forma: Angular (Atkins 204)

49 Hibridização envolvendo orbitais s, p e d

50 I don t believe oxente!!! Paula Yurkanis Bruice Organic Chemistry 4 th Edition Irene Lee Case Western Reserve University Cleveland, OH 2004, Prentice Hall