03/02/2014 1 Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonhae Mucuri Campus JK Diamantina - MG Profa. Dra. Flaviana Tavares Vieira -Amolculaadotaageometriaqueminimizaa repulso sob um dado par de eltrons isolado e os pares de eltrons de ligao. 1:DetermineaestruturadeLewisparaa molcula ou on; 2:Escolhaageometriaapropriadadosparesde eltronsedepoisaformamolecularquese adapta ao n total de pares simples e isolados; 3: Determine os ngulos das ligaes. Repulso de Eltrons da Camada de Valncia RPECV ouVSPER 3-Omodeloderepulsodopardeeltronsdo nveldevalncia,relacionaasgeometrias molecularescombasenasrepulsesentreos domniosdeeltrons,quesoregiesaoredor deumtomocentralnasquaisoseltronsso provveis de ser encontrados. -Tantoparesligantesdeeltrons,quesoos envolvidosnasligaes,quantoosparesno-ligantes,tambmchamadosparessolitrios, criamdomniosdeeltronsaoredordeum tomo. Repulso de Eltrons da Camada de Valncia RPECV ouVSPER 4-DeacordocomomodelodaRPECV,os domniosdoseltronsorientamasiprprios paraminimizarasrepulseseletrostticas, isto , eles permanecem to afastados entre si quanto possvel. -Os domnios de eltrons de pares no-ligantes exercemrepulsesligeiramentemaioresque asexercidasporparesligantes,queelevama determinadasposiespreferenciaisparaos paresno-liganteseadesviosdosvalores idealizados para ngulos de ligao. 5-Osdomniosdeeltronsdeligaes mltiplasexercemrepulsomaioresqueas exercidas por ligaes simples. -Oarranjodosdomniosdeeltronsaoredor dotomocentralchamadogeometriado domnio do eltron ou arranjo. -Oarranjodostomoschamadogeometria molecular. GeometriaFormaExemplo Linear (180)HCN, CO2 Trigonal plano (120) BF3, SO3, NO3, CO32 NC= 2 NC= 3 03/02/2014 2 GeometriaFormaExemplo Tetradrica (109,5) CH4, SO42, NSF3 Quadrado planar Pirmide quadrada XeF4 Sb(Ph)5 NC= 4 NC= 4 NC= 5 GeometriaFormaExemplo Bipirmide trigonal (90o, 120o) PCl5, SOF4 Octadrica (90) SF6, PCl6 NC= 5 NC= 6 Estrutura de Lewis Geometria: trigonal bipiramidal Exemplos com eltrons livres Pares de eltrons livres: 12 3 Geometria: GangorraForma de TLinear Paresdeeltronslivresocupamprimeirooplano trigonalposioequatorialparaminimizara repulso de 90o. Estrutura de Lewis Todos os ngulos = 90o. Geometria: octadrica -6 pares de eltrons em torno do tomo de S: exceo regra do octeto. 12Formas dos Arranjos Geomtricos 03/02/2014 3 13Formas dos Arranjos Geomtricos 14Formas dos Arranjos Geomtricos 15Formas dos Arranjos Geomtricos 16Formas dos Arranjos Geomtricos 17Formas dos Arranjos Geomtricos 18Formas dos Arranjos Geomtricos 03/02/2014 4 19Formas dos Arranjos Geomtricos Orbitais Orbital:regiodoespaoemquehprobabilidade elevada de se encontrar o eletron. Orbitais Atmicos -So formados a partir da combinao de orbitais atmicos. *O nmero de orbitais moleculares que resultam sempre igual ao nmero de orbitais atmicos combinados. Orbitais Moleculares 03/02/2014 5 -OmodelodaRPECVtemcomobasea estruturadeLewis,masnopermiteexplicar porque ocorrem as ligaes qumicas. -Descrevedamesmaforma,porexemploa ligaoentreasligaesdehidrognionas molculasdeH2eHF.Noentantoestas molculaspossuemenergiasdedissociaoe comprimentos de ligao diferentes. Repulso de Eltrons da Camada de Valncia RPECV ouVSPER 26-Porisso,atualmente,utilizam-se2teorias damecnicaqunticaparadescreveras ligaescovalenteseaestruturaeletrnica das molculas: -Teoria da ligao de valncia - TLV -Teoria dos orbitais moleculares - TOM 27-De acordo com a TLV os eltrons numa molculaocupamorbitaisatmicosdos tomos individuais. -PelaTOMpressupe-seaformaode orbitaismolecularesapartirdeorbitais atmicos.28-ATLVumaextensodaidiade Lewissobreligaesdeparesde eltrons. -NaTLV,asligaescovalentesso formadasquandoorbitaisatmicosnos tomos vizinhos se superpem. Teoria de Ligao de Valncia -TLV -Sobreposiodeorbitais:aumentaaprobabilidadede encontraroseltronsdeligaonoespaoentreosdois ncleos. -Aidiadequeasligaessoformadaspela sobreposio de orbitais atmicos a base para a teoria de ligao de valncia. -A ligao covalente que se origina da sobreposio de 2 orbitais,umdecadaumdos2tomoscomonoH2, chamada de ligao sigma (). -Adensidadeeletrnicadeumaligaomaiorem torno do eixo da ligao. 3003/02/2014 6 Formao de Ligao Covalente 1s + 2pySem ligao Sem ligao Ligao Ligao Ligao Interferncias Construtivas e Destrutivas de Funo de Onda 33-Para entender asidias da teoria de ligao devalnciasmolculaspoliatmicas, devemosvisualizaramisturadosorbitais s,p, e algumas vezes d, para formar orbitais hbridos. -Oprocessodehibridizaolevaaorbitais atmicos que tm lbulo grande direcionado parasuperporaorbitaisemoutrostomosa fim de haver uma ligao. Orbitais Hbridos Osorbitaisatmicospodemsemesclar ouhibridizarparaformarosorbitaishibridos. Quando2orbitaisatmicoscombinam-se,2 novos orbitais so produzidos nesse tomo. Hibridizao Teoria VSPER: Estrutura de LewisModelo molecularGeometria dos pares de eltrons Configurao da camada de valncia do carbono no estado fundamental Hibridizao de Orbitais Atmicos Os orbitais 2px, 2py e 2pz encontram-se ao longo dos eixos x, y e z, a 90o entre si. Os orbitais 2p em um tomo.03/02/2014 7 37-Osorbitaishbridospodemtambm acomodar pares no ligantes. -Ahibridizaopodeestarassociadaa diferentes formas arranjos:Linear (sp) Trigonal plana (sp2) Tetradrica (sp3) Bipiramidal trigonal (sp3d) Octadrica (sp3d2) 38Ex: BeF2

4Be: 1s2 2s2 9F: 1s2 2s2 2p5 Configurao do berlio: Orbitais Hbridos sp Orbitais hbridos do Be *Cada ligao no BeH2 resulta da sobreposio de 1 orbital 1s do H e do orbital hbrido sp do Be. Orbitais Hbridos sp 40 Ex: BF3 5B: 1s2 2s2 2p1 9F: 1s2 2s2 2p5 Configurao do boro Orbitais Hbridos sp2 41 Ex: CH4

6C: 1s2 2s2 2p21H: 1s1 Configurao do carbono Orbitais Hbridos sp3 03/02/2014 8 43Orbitais hbridos Orbitais atmicos utilizados Nmero de orbitais hbridos Geometria dos pares de eltrons sp sp2 sp3 sp3d Sp3d2 s + p s + p + p s + p + p + p s + p + p + p + d s + p + p + p + d + d 2 3 4 5 6 Linear Trigonal planar Tetradrica Bipiramidal trigonal Octadrica45-Aforma,otamanhodeuma molcula,aforaeapolaridadede suasligaes,determinamas propriedades da substncia. -Algunsdosmaissignificativos exemplossovistosemreaes bioqumicas,naefetividadedos medicamentos,efeitoscolaterais, etc. Geometria Molecular 46-Asligaescovalentesnasquaisa densidadeeletrnicalocaliza-seao longodalinhaconectandoos tomos(eixointernuclear)so chamadas ligaes sigma ( ). -Elastambmpodemserformadas pelassuperposiesparalelasdos orbitaisp.Talligaochamada ligao pi ( ). Ligaes Mltiplas 48Modelo da molcula de Hidrognio (H2) Modelo da molcula de oxignio (O2) Modelo da molcula de Nitrognio (N2) 03/02/2014 9 -Osorbitaissobrepem-separaformarumaligao entre 2 tomos; -2eltrons,despinsopostos,podemseracomodados nosorbitaissobrepostos,emgeral,1eltron fornecido por cada 1 dos tomos ligados; -Devidoasobreposiodosorbitais,oseltronsde ligaotmmaiorprobabilidadedeserencontrados emumaregiodoespaoinfluenciadaporambosos ncleos. Pontos Principais da abordagem da TLV Combinando Orbitais Atmicos para formar Orbitais Hbridos do tomo Central -Naformaodaligaoqumica,acombinao linearde2oumaisorbitaisatmicosemumtomo produz orbitais atmicos hbridos. REGRA:Onmerodeorbitaisatmicosqueso combinadosigualaonmerodeorbitaishbridos resultantes. -Todos os orbitais hbridos so degenerados (iguais em energia) Conjunto de orbitais hbridos que surgem da mistura de orbitais atmicos s, p e d: -O nmero de orbitais hbridos requeridos por um tomo em uma molculaouondeterminadopelageometriadosparesde eltronsemtornodessetomo.Umorbitalhbridonecessrio para cada par de eltrons no tomo central; -Seoorbitalsdacamadadevalncianotomocentralemuma molculaouonformescladocomumorbitalpdacamadade valncia nesse mesmo tomo, 2 orbitais hbridos so criados. Eles so separados por 180o e o conjunto de 2 orbitais chamado sp; - s + 2 p = 3 orbitais hbridos so criados: sp2 ( = 120o); - s + 3 p = sp3 (=109,5o, o ngulo tetradrico); -2 d + sp3 = sp3d (trigonal) ou sp3d2 (octadrica) Figura Geomtrica Arranjo dos orbitais hbridos 2 pares de eltrons sp 3 pares de eltrons sp2 4 pares de eltrons sp3 BeCl2 BF3 CH4 5 pares de eltrons sp3d 6 pares de eltrons sp3d2 Arranjo dos orbitais hbridos Figura Geomtrica PF5 SF6 Teoria da Ligao de Valncia para o Metano, CH4

4 orbitais sobrepostos sp3 Hibridizao 03/02/2014 10 As ligaes na molcula de metano Orbital no tomo de C livreOrbitais hibridizados no tomo de C no metano 4 orbitais hbridos sp3 Cada ligao no metano resulta da sobreposio do orbital 1s do H e do orbital sp3 do C. Orbitais sp3 do C Orbital 1s do H 4 ligaes Orbitais Hbridos de Molculas e onscom Geometria Trigonal Planar dos Pares de Eltrons Orbitais Hbridos de Molculas e onscom Geometria Linear dos Pares de Eltrons 03/02/2014 11 Ligaes duplas: modelo de ligao para o etileno, C2H4. Estrutura de Lewis e as ligaes no etileno LigaesC-H:formadaspela sobreposiodosorbitais hbridos sp2 do C com orbitais 1 s do H. A ligao entre os tomos deCeHsurgedasobreposio de orbitais sp2. AligaoC-Cformada pelasobreposiodos orbitais2pnohibridizados decadatomo.Observea ausenciadedensidade eletrnicaaolongodoeixo da ligao C-C. Ligaes triplas: modelo de ligao para o acetileno, CH2O. 63BROWN,T.L.;Jr,H.E.L.QumicaaCinciaCentral, 9 ed.Ed. Prentice Hall. So Paulo, 2005. 972p. CHANG,R.Qumica.5ed.Ed.McGraw-Hill. Portugal, 1994. 1.117p. BIBLIOGRAFIAVerificando o Aprendizado 1. Dageometriamolecularageometriaeletrnicaea hibiridizao do tomo central. a. SiF62- b. SeF4 c. ICl2- d. XeF4 Respostas: a. Geometria Molecular e Eletrnica: octadrica, hibridizao sp3d2 b. Gometriaeletrnica:bipiramidaltrigonal;Geometriamolecular: gangorra; Hibridizao: sp3d2 c.Gometriaeletrnica:bipiramidaltrigonal;Geometriamolecular:linear; Hibridizao: sp3d d.Gometriaeletrnica:octadrica;Geometriamolecular:quadradaplana; Hibridizao: sp3d2 2. Quais so os orbitais hbridos em cada um dos tomos indicados: a. Ce O em H3C-O-CH3 b. C no propano H3C-CH=CH2 c. C e N na glicinaH2N-CH2-COOH Respostas; a. sp3; sp3; sp3 b. sp3; sp2; sp2 c. sp3; sp3, sp2 Verificando o Aprendizado -Sugiraestruturasgeomtricasparaasseguintes espcies: 1. BF3 6. NH3 2. H3O+ (on hidrnio)7. PCl6- 3. BrF5 8. PF5 4. BeCl2 9. ICl2- 5. H2O 10.XeF4 03/02/2014 12 - Geometrias: 1. BF3 : Trigonal plana 6. NH3: Piramidaltrigonal 2. H3O+: Piramidal trigonal 7. PCl6- :Octadrica 3.BrF5: Piramidal quadrada8. PF5: Bipiramidal trigonal 4. BeCl2: Linear 9. ICl2-: Linear 5.

H2O: Angular plana10.XeF4: Quadrtica 2.ConsidereasmolculasisoeletrnicasCH4,NH3e H2Oeseusrespectivosngulosdeligao,iguaisa 109,5o,107oe104,5o.Justifiquea tendnciaobservada nos valores desses ngulos. Quantomaioronmerodeparesdeeltronsno-ligantes,menoroespaodisponvelparaospares ligantes.