8/14/2019 Qumica Geral - Ligaco Quimica
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G
Universidade de So Paulo
Faculdade de Filosofia, Cincias e Letras de Ribeiro PretoDepartamento de Qumica
2010
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Ligao covalente
-Estruturas de Lewis no nos dizem porque e como os eltrons
so compartilhados entre dois tomos
-O modelo de repulso de pares eletrnicos no nos diz como
Necessitamos de um modelo mais completo
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Os princpios da mecnica quntica oumecnica ondulatria utilizados para a construo
do modelo atmico podem ser utilizados
Como os orbitais atmicos interagem e como eles
po em compar ar e rons
Teoria de Ligao de Valncia Teoria de Orbitais Moleculares
Orbitais atmicos se combinam
para formar ligaes
As molculas tem seu prprio
conjunto de orbitais, os orbitais
moleculares
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Teoria de Ligao de Valncia
A sobreposio (overlap) de orbitais atmicos proporciona
o compartilhamento de eltrons por dois ncleos
Formao da molcula de H2
tomos de Hseparados sobreposiodos orbitais ligao covalenteno H2
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C
.
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Formao da molcula de HF
Orbitais das camadas de valncia
de F e H
Ligao qumica no HF
Orbitais do F aps a formao
da molcula
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Formao da molcula de H2S
Observao experimental. O ngulo
H-S-H de 92o
Orbitais do S aps a formaoda molcula H2S
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Esquema de ligaono H2S
O ngulo de 90o entre os
orbitais p prximo do
observado experimentalmente
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Orbitais hbridos
Mistura de orbitais atmicos
2s2 2p2
Camada de valncia do carbono
com essa distribuio eletrnica?
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Que tal supormos que no momento de fazer as ligaeso tomo de carbono se encontre num estado diferente excitado-
onde a configurao eletrnica seja
2s1 2p3
Considerando a forma dos orbitais p,e que portanto pelo menos 3 tomos
de H deveriam se situar sobre os eixos
x, y e z, Qual seria a geometria
da molcula CH4?
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Lembre-se que os orbitais so funes matemticas,
solues de uma equao diferencial.
Se um conjunto de funes soluo de uma equao
diferencial pode-se demonstrar que qualquer
combinao destas funes tambm ser
solu o desta mesma e ua o
Linus Pauling
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Portanto, se misturarmos os orbitais atmicosteremos como resultado novos orbitais, com
novos formatos e novas orienta es no es a o
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Mistura de 1 orbital s com 3 orbitais p
Hibridizao sp3
Configurao eletrnica da camada
de valncia do carbono
4 orbitais sp3Configurao eletrnica- 2(sp3)4
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Mistura de 1 orbital s com 3 orbitais p
Hibridizao sp3
Formao da molcula
de tetradrica de CH4
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Carbono Tetradrico
O carbono utiliza orbitais sp3 em todos os compostos onde
est ligado a 4 tomos.
Diferentes formas de representar o tomo decarbono tetradrico, encontradas em livros de
Qumica Orgnica
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P
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Mistura de 1 orbital s com um orbital p
Hibridizao sp
Fato- A molcula de BeH2 linear
Configurao eletrnica do Berlio
Podemos ima inar novos orbitais ara o berlio ue oderiam
explicar melhor a formao de uma molcula linear!!!
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Mistura de 1 orbital s com um orbital p
Hibridizao sp
A configurao eletrnica da camada de valncia
do berilio que era 2s2 agora 2(sp)2
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Hibridizao sp
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10.4
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Hibridizao sp2
Fato- A molcula de BCl3 planar. Os ngulosCl-B-Cl so de 120o
Configurao eletrnica da camada
de valncia do Boro.
Configurao eletrnica da camadade valncia do Cloro
Como a molcula pode ser planar com ligaescom estes orbitais??
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Hibridizao sp2
3 orbitais sp2
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10.4
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Mistura de 1 orbital s com 2 orbitais p
Hibridizao sp2
Configurao eletrnica- 2(sp2)3
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Outro exemplo de carbono tetradrico- C2H6
Ligao C-C- sp3-sp3
Ligaes C-H- sp3-s
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Mistura de 1 orbital s com 3 orbitais p e 2 orbitais d
Hibridizao sp3d2
Molcula de SF6- exceo regra do octeto- 12 eltrons
ao redor do tomo de S
Confi ura o eletrnica da camada de valncia do S
orbitais d vazios que
poderiam participar de
ligaes qumicas
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H I ?
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# L P+# B A H E
H I ?
C AND
2
3
4
5
6
2
3
3
32
BC2
BF3
CH4, NH3, H2O
PC5
F610.4
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Diferentes orbitais hbridos
sp
linearsp2
triangular
planar
sp3
tetradrica
sp3d
bipiramidal
trigonal
sp3d2
octadrica
Hib idi d bit i l l
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Hibridizao de orbitais em molculas com
pares de eltrons isolados
H2O (o ngulo H-O-H de 104,5o)
NH3 (os ngulos H-N-H so de 107o
)
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Ligao covalente coordenada
A molcula de BF3 reage com o nion F- formando o nion BF4
-
ligao coordenada
os dois eltrons vm do F-
Li ( i ) li ( i)
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Ligaes (sigma) e ligaes (pi)
Ligaes simples, duplas e triplas
orbitais s
orbitais
orbitais
hbridos
Ligaes
A densidade eletrnica se concentra
no eixo que une os dois tomos ligados
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Orbitais p
paralelos
Ligao
A densidade eletrnica se concentraem duas regies, em lados opostos
do eixo que une os tomos ligados
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C 3
A C 2
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10.5
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10.5
E l d d i d li i
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Exemplo da descrio de ligaes qumicas
Eteno ou etileno
orbitais
hbridos sp2
orbital pno hibridizado
Descrio das ligaes
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Descrio das ligaes
interaes
s-sp2 formando
ligaes C-H
interaes
s-sp2 formando
ligaes C-H
interao sp2-sp2
formando a ligao C-C
D i d li
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Descrio da ligao
orbitais pligao
A ligao dupla descrita portanto, na Teoria de Ligaode Valncia, por uma ligao e uma ligao
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C 3
C 2
A C
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10.5
Descrio da ligao tripla
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1 ligao + 2 ligaes
O etino ou acetileno
ligao
C-C
ligao
C-H ligao
C-H
ligao ligao
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E O2
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O O
N
M
.
10.6
Teoria de Orbitais Moleculares- TOM
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eo a de O b ta s o ecu a es O
-Uma molcula no diferente de um tomo
-Um tomo tem um ncleo. Uma molcula tem vrios ncleos
-Um tomo e uma molcula apresentam nveis de energia,que correspondem aos orbitais, e que podem ser populados
por eltrons
-Num tomo esses orbitais so chamados Orbitais atmicos.
Numa molcula esses orbitais so Orbitais Moleculares
Orbitais Moleculares
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Orbitais Moleculares
orbital anti-ligante
1s*
Combinao de 2 orbitais atmicos para a formao
de 2 orbitais moleculares
orbital ligante
1s
orbitais atmicos 1s
Eltrons em orbitais ligantes- estabilizam a molcula
Eltrons em orbitais anti-ligantes- desestabilizam a molcula
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Por que algumas molculas existem e outras no?
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Por que algumas molculas existem e outras no?
A molcula de H2 existe!
Orbital 1s ligante
Forma semelhante quelada nuvem eletrnica descrita
na TLV
E ( )
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(H2).
A
.A .
10.6
Por que algumas molculas existem e outras no?
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Por que algumas molculas existem e outras no?
A molcula de He2 no existe!
No h ganho de energia com a formao da molcula Os tomos de He preferem ficar separados!!
Ordem de ligao
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Descrio clssica (Estruturas de Lewis)- Ligaes covalentes,
formadas por pares de eltrons, levam a ligaes simples, duplas
e triplas
Na Teoria de Orbitais Moleculares definimos Ordem de Ligao:
OL= (no de eltrons em orbitais ligantes)-(no de eltrons em orbitais anti-ligantes)
2
Para o H2, OL=1
Para o He2, OL=0 A ligao no existe a
molcula no existe!!!
1N
N
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=
1
2
MO
MO( )
1 0
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2
O ( 3) OM:
, *, , *, *
C, 2 .
A .
Formao de orbitais moleculares a partir de orbitais p
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2 2
P B2, C2 N2 2 2.
P O , F N
2.
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2 2
, OM, P
H .
, .
, .
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Formao de molculas diatmicas
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-no mximo 2 eltrons, com spins contrrios, ocupam um orbital-eltrons preenchem orbitais a partir daquele de mais baixa energia
-a regra de Hund obedecida
-Molculas de Li , B , e C existem na fase vapor
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Molculas de Li2, B
2, e C
2existem na fase vapor
(os compostos so slidos a temperatura ambiente)
-Molculas de Be2 e Ne2 no existem
-As foras de ligao e distncias de ligao experimentais
concordam com o valor de ordem de ligao(maior ordem de ligao maior fora de ligao, menor
distncia de ligao
-Caso particular do O2- A molcula paramagntica e
as estruturas de Lewis no prevem eltrons desemparelhados
no h eltrons
desemparelhados
a regra do octeto
no obedecida
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D :
( ):
;
( ): .
O :
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B G, . A . E
. :
. A , .
P : ID = .
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.
,
.
.
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E N2.
A
.
+
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2,5
paramagntico
Orbitais moleculares deslocalizados
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Problema srio da TLV- ressonncia!!
nion formiato
Como a TOM v o on formiato
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-Os eltrons dos orbitais so compartilhados pelos
3 tomos;
-dizemos que os eltrons esto deslocalizados
Benzeno
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Ressonncia entre estruturas de Lewis
Eltrons deslocalizados
,
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.
10.8
E .
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10.8
Outros exemplos
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Outros exemplos
HF
(*1)
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2 2
(2)
(1)
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,
.
O
.
C,
.
,
.
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