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Prof. Hugo Braibante-UFSM

QUIMICA ORGÂNICA BÁSICAEstrutura Molecular


Conceitos Básicos

1 A estrutura do átomoDistribuição de elétrons

Mecânica QuânticaCamadas e Orbitais atômicos

Configuração eletrônica Construção DiagramaPrincípio de Aufbau, exclusão de Pauli, regra de Hund.

2 LigaçõesCamadas elétrons de caroçoElétrons de Valência

Regra do OctetoEnergia de Ionização

Potencial ionização e Afinidade eletrônica

Ligação IônicaAtração eletrostática / Retículo cristalino

Ligação Covalente

2


3

Teoria de ligação de Valência

Linus Pauling Orbital atômico Hibridizado


4

Teoria de ligação de Valência

Linus Pauling Orbital atômico Hibridizado

AO H.

OM H2

AO H.

Ver gráfico da HibridizaçãoNo link - HIBRIDIZAÇÃO -

http://coral.ufsm.br/quimica_organica/images/hybrid.swf


1. Moléculas Diatômicas

Construção de orbitais moleculares a partir de orbitais atômicos

Diagramas de correlação de orbitais

Moléculas diatômicas Homonuclear e heteronuclear

Interferência construtiva (reforço) e destrutiva das ondas

Orbitais moleculares (OM) Ligante e antiligante

Energia OM, OA e ordem de ligação

5


Moléculas Poliatômicas

Orbitais moleculares: orbitais que ligam dois ou mais átomos.

Orbitais atômicos: orbitais que estão localizados em átomos.

Construção de orbitais moleculares (OMs) pela sobreposição de orbitais atômicos (OAs)

Ligação : densidade de elétrons do OM ao longo do eixo de ligação

Ligação : densidade de elétrons do OM cujo plano nodal contem o eixo da ligação

6


Diagrama de correlação para overlap de dois orbitais 1s

Energia

Em faseInterferência construtiva

Fora de faseInterferência destrutiva Plano Nodal

Orbital atômico Orbital Molecular

(antiligante)

(ligante)

7


Ligações Covalentes

8

Equação de Schrödinger



9

Equação de Schrödinger 95% Probabilidade

1s2

2s2

3s2

2py 2px 2pz

E

Aproximação de Bohr-Oppenheimer“núcleo estático”

Partícula Independente

Sistemas polieletrônicos

Teoria de Ligação de Valência

(Valence Bond) 1927

Teoria dos Orbitais Moleculares

(OM) 1928

e-

e-e-

e-

e-



10





(Valence Bond) 1927


(OM) 1928

e-

e-e-

e-

e-

X

X



11




(Valence Bond) 1927


(OM) 1928

e-

e-e-

e-

e-



Modelo Poliatômico

12


Modelo Poliatômico

13

Hidrogênio

H2

2 orbitais atômicos2 orbitais moleculares

CLOA


CLOAMetano


CLOAEtano


CLOAEteno


CLOAEtino

CH4 CH3– CH3 CH2= CH2HC Ξ CH

6C

2pz1 2px

1 2py

2s2

.........................1s2

Camada de valência4 orbitais atômicos

Elétrons de caroço

n=5 LUMO= +4,66N=4 HOMO= -13,31

n=8 LUMO = +4,12N=7 HOMO = -11,77

n=7 LUMO = +1,44N=6 HOMO = -10,55

n=6 LUMO = 2,09N=5 HOMO = -11,49


Modelo Poliatômico

14

Hidrogênio

H2


CLOA


CLOAEtano


CLOAMetanol

CH3– CH3 CH3- OH

6C

2pz1 2px

1 2py

2s2

.........................1s2



n=8 LUMO = +4,12n=7 HOMO = -11,77

n=7 LUMO = + 2,09N=6 HOMO = -11,14


CLOAMetil amina

CH3– NH2

n=8 LUMO = +2,39n=7 HOMO = -9,77


CLOAFlúormetano

H3C-F

n=8 LUMO= +3,86N=7 HOMO= -12,31


Modelo Poliatômico

15

Hidrogênio

H2


CLOA


CLOAFlúormetano


CLOAClorometano


CLOABromometano


CLOAIodometano

H3C-F

6C

2pz1 2px

1 2py

2s2

.........................1s2



n=8 LUMO= +3,86N=7 HOMO= -12,31

n=8 LUMO = +1,62N=7 HOMO = -11,37

n=8 LUMO = + 0,79N=7 HOMO = -10,82

n=8 LUMO = 0,25N=7 HOMO = -10,49

H3C-Cl H3C-Br H3C-I


16

Teoria do Orbital Molecular

metanolmetilamina Iodometano

n=11 LUMO = 0,25N=11 HOMO = -10,49

n=7 LUMO = + 2,09N=6 HOMO = -11,14

n=8 LUMO = +2,39n=7 HOMO = -9,77

Cálculo da superfície Molecular – gráfico LUMOUsando programa MOPAC (método AM1) –ChemOffice 3D


17

• OM

REGRA 1 : “n” OA geram “n” OM, sendo orbitais de menor Energia (ligantes) e de maior Energia (antiligantes) que os orbitais atômicos de origem

Energia


18

• OM

REGRA 2 : AO degenerados, a interação é ~ a interação “overlap” entre os orbitais. Diferentes tamanho de orbitais tem menor interação (integral de sobreposição = S

Energia

DE2

DE1


19

• OM

REGRA 3 : A integral de sobreposição = S, depende Tamanho, dos orbitais e do ângulo de interação.Orbitais de tamanho igual tem maior interação que tamanhos diferentes.

Energia

DE2

DE1


20

• OM

REGRA 4 : Os orbitais Moleculares terão participação dependendo de seu coeficiente de “overlap” (c) na integral de sobreposição = S

Energia

DE2

DE1

𝑐1𝜑1− 𝑐2𝜑2

𝑐1𝜑 + 𝑐2𝜑2

1

2


21

• OM–Gr. Funcionais

CH3H3C

CH3H3C

n=8 LUMO = +4,12n=7 HOMO = -11,77

n=7 LUMO = + 2,09N=6 HOMO = -11,14

n=8 LUMO = +2,39n=7 HOMO = -9,77

H3C

OH

OH

NH2

NH2

OM Alcanos, Aminas e Álcoois


22

• OM–Gr. Funcionais

CH3H3C

CH3H3C

n=8 LUMO = +4,12n=7 HOMO = -11,77

OM Alcanos, Alcenos e Alcinos

CH3H3C

H2CH2C

n=7 LUMO = +1,44N=6 HOMO = -10,55

n=6 LUMO = 2,09N=5 HOMO = -11,49

CHHC

HC CH

HOMO

HOMO

HOMO

LUMO

LUMOLUMO

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