Aula 3 Teoria Da Hibridização de Orbitais
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Teoria da hibridização de orbitais
Considera-se, em química orgânica, que uma molécula é formada por átomos conectados por ligações que consistem em pares de elétrons.
Para o metano, por exemplo:
o orbital “2s” e os 3 orbitais “2p” se combinam com os orbitais “1s” dos hidrogênios.
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TEORIA DA LIGAÇÃO COVALENTE
• De acordo com a teoria da ligação covalente, as ligações químicassó são efetuadas por orbitais atômicos semipreenchidos .
Vamos analisar o Carbono, em seu estado fundamental:
6C : 1s2 2s2 2p2
NA CAMADA DE VALÊNCIA HÁ DOIS ORBITAIS SEMIPREENCHIDOS: ASSIM ,O CARBONO SERIA BIVALENTE
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TEORIA DA HIBRIDIZAÇÃO
• A teoria da hibridização, tenta explicar as ligações químicas, à nível de orbitais ,que não podem ser justificadas pela distribuição eletrônica fundamental.
• CONDIÇÃO PARA HIBRIDIZAÇÃO: átomo deveapresentar, na camada de valência , orbital completo, em um subnível e orbital vazio em outrosubnível de energia próxima. Haverá uma promoçãoeletrônica de um elétron do orbital completo para o orbital vazio aumentando, assim,o número de orbitais semipreenchidos disponíveis para efetuaras ligações químicas.
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TETRAVALÊNCIA DO CARBONO
C ATIVADO
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HIBRIDIZAÇÃO DE ORBITAIS
• É a mistura de orbitais pertencentes a um mesmo átomo, originando novos orbitaisiguais entre si, mas diferentes dos orbitaisoriginais.
• A diferença destes novos orbitais atômicos, denominados orbitais híbridos, acontecetanto na geometria(forma) como no conteúdoenergético.
• O número dos orbitais híbridos obtidos seráo mesmo dos orbitais existentes antes de serem misturados.
• Orbitais híbridos efetuam ligações sigma (σ).
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HIBRIDIZAÇÃO sp3 DO CARBONO
PROMOÇÃO ELETRÔNICA HIBRIDIZAÇÃO
FORMAÇÃO DE 4 ORBITAIS HÍBRIDOS : 4 LIGAÇÕES SIGMA ( σ )
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Os quatro orbitais ligantes do metano possuem a mesma energia e se separam formando ângulos
de 109028’. Orbitais são funções de onda, e como tal, podem
se combinar:
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Assim, para a molécula do hidrogênio,
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Com a seguinte distribuição de energia:
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Alguns pontos a considerar a respeito deste
diagrama:
1 – 2 orbitais atômicos (AO) combinam para dar 2 orbitais moleculares (OM).
2 – Pela LCOA OA se somam para formar orbitais ligantes e OA se subtraem para formarem orbitais
antiligantes.
3 – Átomos iguais contribuem igualmente para formar o OM.
4 – O OM ligante possui menor energia que os OA.
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5 – O OM antiligante possui maior energia que os OA.
6 – O OM pode conter, no máximo, dois elétrons com spins opostos.
7 – Os dois elétrons no OM formam a ligação química.
8 – Como os dois elétrons no OM possuem menor energia que no OA, energia é liberada
quando átomos se combinam.
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Para a molécula do metano, combinando as funções de onda dos orbitais “2s” e “2p” são
formados oito novos orbitais, quatro ligantes e quatro antiligantes:
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Chem547, Supramolecular Chemistry, Rice, 2006
sp3 hybridization and bond directionality
Shown together (large lobes only)
sp3
sp3
sp3
sp3
109.5o
Hybridizing s and three p orbitals form 4 identical sp3 orbitals
CGEOMETRIA:
TETRAÉDRICA
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Hibridização e Geometria
Ligação σσσσ - Orbitais atômicos em um mesmo átomo podem se combinar para formar novos orbitais
atômicos. Estes novos orbitais serão denominados “orbitais híbridos”, que formarão os orbitais
moleculares σ.
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Os orbitais atômicos híbridos podem superpor tanto em
fase como fora de fase, resultando em dois orbitais
moleculares que são cilindricamente simétricos em um
eixo internuclear.
Ou seja, esta é uma combinação de simetria σ.
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METANO : CH4
4 C-H :σ sp3 – s
Orbital sp3: C
Orbital s : H
ETANO CH3 - CH3
σsp3 –sp3
σ sp3 - s
1C-C : σsp3 –sp3
6 C-H: σ sp3 - s
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Considerando a molécula do eteno:
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HIBRIDIZAÇÃO sp2 DO CARBONO
PROMOÇÃO ELETRÔNICAHIBRIDIZAÇÃO: mistura de 1s+2p originando 3 híbridos sp2 : 3 ligações σ
1 orbital p puro (não hibridizado): 1ligação π
p puro
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Orbitais híbridos sp2 CARBONO sp2
p puro
sp2
sp2
sp2
GEOMETRIA: TRIGONAL
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A combinação destes orbitas moleculares coplanares com átomos de hidrogênio (4) e a
combinação de dois orbitais “sp2” leva a formação do eteno:
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ETENO CH2 =CH2
π ( p – p )
σsp2 –sp2
σsp2 -s
1 C – C : 1σ sp2– sp2
1 C – C : 1π ( toda π é p-p)
4 C – H : 4σ sp2 - s
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O etino possui uma ligação tripla:
tendo uma geometria linear:
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HIBRIDIZAÇÃO sp DO CARBONO2 p puros
PROMOÇÃO ELETRÔNICA HIBRIDIZAÇÃO: mistura de 1s+1p originando 2 híbridos sp: 2 ligações σ2 orbitais p puros (não
hibridizados): 2 ligações π
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Logo o etino será formado:
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ETINO CH ≡ CH
σ sp-spσ sp-s
1 C – C: 1 σ sp-sp
2 C – C: 2 π
2 C – H : 2 σ sp-s
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Ligação π - A sobreposição paralela de dois orbitais p forma um orbital molecular que não apresenta simetria σ. A rotação ao redor deste eixo faz com que os orbitais p mudem de fase. Este novo orbital é dito ter simetria π e é chamado de orbital π. Existe um par de orbitais p paralelos que se
combinam para gerar dois orbitais moleculares π, um ligante e um antiligante.