LIGAÇÃO COVALENTE: TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA (TLV)
LIGAÇÃO QUÍMICA
Principais Tipos de Ligação Química
Iônica Covalente Metálica
E. Eletropositivo + E. Eletronegativo Iônica
E. Eletronegativo + E. Eletronegativo Covalente
E. Eletropositivo + E. Eletropositivo Metálica
Ligação Covalente
SOBREPOSIÇÃO ORBITAIS ATÔMICOS
HB
+ HA
HB
HA
Ligação Covalente
Atração recíproca dos dois núcleos pelos elétrons
TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA (TLV)
Linus Pauling
Prêmio Nobel:
Química e da Paz
The Nature of the Chemical Bond
TLV
Sobreposição de Orbitais Atômicos Semi-Preenchidos
Elétrons de Valência Localizados Entre os Núcleos
Exemplos H2 HF F2
Ligação Sigma
Formação de Ligações Sigma
Ligação π
Exemplo para N2
Moléculas Multicêntricas
Como explicar: BF3, CH4, H2O, NH3, etc
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Linus Pauling: Hibridização
Mistura dos orbitais atômicos do átomo central (funções de onda)
Linus Pauling: Hibridização
Mistura dos orbitais atômicos do átomo central (funções de onda)
Novo conjunto de orbitais (híbridos)
Nova orientação/Nova Energia
Maior região de sobreposição orbital
Hibridização sp
Molécula BeH2
BeH H
180º
Be: 1s2 2s2
2s + 2p
sp
spBe:
Orbitais: pex; 2py e 2pz inalterados
1s2 2s2 2p
Rearranjo eletrônico
Combinação de 1 orbital s com 1 orbital p
2 Orbitais híbridos sp
Hibridização sp
Formação de dois orbitais SEMI-PREENCHIDOS sp
BeH2Linear
F
F F
Boron configuration
↑↑↑↑↑↑↑↑↓↓↓↓↑↑↑↑↓↓↓↓
2p2s1s•• ••
••••
••
•• ••
••••
B
Triangular Planar ângulo: 120º
Hibridização sp2
2s + 2px + 2py
sp2B:
Orbital: pex; 2pz inalterado
sp2
sp2
1s2 2s2 2p
Rearranjo eletrônico
Combinação de 1 orbital s com 2 orbitais p
3 Orbitais híbridos sp2
Hibridização sp2
Formação de três orbitais SEMI-PREENCHIDOS sp2
Hibridização sp3
109o109o
1s2 2s2 2p
Configuração do C
2s + 2px + 2py + 2pz
sp3C:
sp3
sp3
Hibridização sp3
sp3
1s2 2s2 2p
Rearranjo eletrônico
Combinação de 1 orbital s com 3
orbitais p
3 Orbitais híbridos sp3
Hibridização sp3
Formação de quatro orbitais SEMI-PREENCHIDOS sp3
109o109o
Hibridização sp3
NH3
Posição dos Átomos: Geometria Piramidal
H
H
H
lone pair of electronsin tetrahedral position
N
Par de elétrons livres na posição tetraédrica
1s2 2s2 2p
Rearranjo eletrônico
Configuração do N
Gera orbital híbrido com par de elétrons
Formação de moléculas com dois ou mais centros “hibridizados”
Exemplos:
� C2H6
� C2H4
� C2H2
Implicações estruturais
Hibridização e Formação de Ligações
Múltiplas (ππππ)C2H4
C
H
H
H
H
sp2
120Þ C
Cada átomo de carbono hibridização sp2
1s2 2s2 2p
Rearranjo eletrônico
Orbital inalterado para formação da
ligação Pi
3 orbitais híbridos sp2, disponíveis para formar
ligações sigma
=C
=H
C1-H C2-HC1-C2
C1-H C2-HC1-C2
Ligações Múltiplas: Ausência de livre rotação
Restrição Energética da Rotação
hνννν
Rodopsina
(Cis-retinal)
Meta-Rodopsina
(Trans-retinal)
Mecanismo da Visão
NH
Proteína
N
H
Proteína
Sistema Enzimático
Z
NNhν
hν
/∆
E
N N
ISOMER DISTANCE (ΑΑΑΑ) DIPOLE MOMENT (D)
E 9,0 ZERO
Z 5,5 3,0
o
Large Structural Rearrangement
hνννν1
hνννν2
hνννν1
hνννν2
hνννν
Photoactive Dendrimers as Hosts
Eosin Y
-O O
CO2-
O
Br
BrBr
Br
H
HH
H
=
J. Am. Chem. Soc. 120, 12187 (1998) A. Archut, F. Vögtle, L. De Cola, G.C. Azzellini and V. Balzani
O
N
N
N
N
NO2
O2N
O
N
N
N
N
N
N
N
N
Si
O
N
N
N
NO2
O
N
N
N
N
N
N
N
N
Si
λ = 410 nm
∆ (slow conversion) or
λ = 675 nm (fast conversion)
1-Z1-E
N
NO2
Photoswitch Systems
O
N
N
N
N
NO2
O2N
O
N
N
N
N
N
N
N
N
Si
O
N
N
N
NO2
O
N
N
N
N
N
N
N
N
Si
N
O2N
D or l = 675 nm
l = 410 nmλλλλ= 410 nm
λλλλ= 675 nm
680 690 700 710 720
1x107
2x107
3x107
4x107
5x107
6x107
λ (nm)
Flu
ore
sce
nce
In
ten
sity (
a.u
.)
1
2
Sistemas de Informação Química
Richard Feynman: Prêmio Nobel em Física 1965
Eletrodinâmica Quântica
“Acho que posso afirmar com segurança que ninguém entende a mecânica quântica”
Lógica Binária: bits
Lógica Binária Molecular
0 1
Estado A Estado B
� Escrever (0,1)
� Ler (0,1)
Absorção Luz
Emissão Luz
C2H2:Cada átomo de carbono hibridização sp
1s2 2s2 2p
Rearranjo eletrônico
Orbitais inalterados para formação da
ligação Pi
2 orbitais híbridos sp, disponíveis para formar
ligações sigma
Formação de Ligações σσσσ e ππππ no C2H2
Hibridizações Utilizando Orbitais d
Freqüente nos elementos do terceiro período
Ex: PCl5/SF4
Ex: SF6/ClF5
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