aula 5 - hibridização do átomo de carbono · hibridização do Átomo de carbono prof. isac g....

25/05/2015

Ministério da EducaçãoUniversidade Federal do ParanáSetor Palotina

Hibridização do Átomo de Carbono

Prof. Isac G. Rosset

Aula 5

Orbitais moleculares nas moléculas orgânicas

Ligação e Estrutura das Moléculas Orgânicas

Aplicando apenas a repulsão dos elétrons,algumas questões ainda não foram resolvidas:

Reatividade: Por que algumas moléculas reagem eoutras com a mesma distribuição eletrônica não reagem?

Força de Ligação: Por que as ligações em algumas ligaçõesem determinadas moléculas são mais fracas que as outras?

Efeito Magnético: Por que o O2 é atraídopor um imã e o N2 não?

Tudo podia ser explicado se o elétron nãofosse mais visto da forma clássica!

NodoMédia

O elétron é visto como ondaProbabilidade de encontrar um elétron

Prof. Isac G. Rosset - UFPR 2

25/05/2015



Os elétrons ficam em orbitais

A forma dos orbitais =resolução da equação de onda

Os elétrons possuem níveisde energia definidos (Quantizado)

Orbital 1s Orbital 2s

Orbital 1s Orbital 2sProf. Isac G. Rosset - UFPR 3



Orbital 2p1s

2s

2px 2py 2pz

1s

2s

2px 2py 2pz

Forma dos orbitais

Probabilidade de se encontraro elétron


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Ligação e Estrutura das Moléculas OrgânicasLigação covalente com orbitais – Ligação H-H

1s 1s

Orbitais atômicos Orbital molecular

Aum

ento

da

ener

gia

Combinaçãofora da fase

Combinaçãoem fase

Orbital molecularantiligante

Orbital molecularliganteProf. Isac G. Rosset - UFPR 5

Ligação e Estrutura das Moléculas OrgânicasLigação covalente com orbitais – Ligação C-H

Ligação C-H

Não ocorre formaçãode ligação!

Novo orbital molecular σ

Orbitais atômicos

Orbitais atômicos Orbital molecular σ antiligante


25/05/2015

Ligação e Estrutura das Moléculas OrgânicasLigação covalente com orbitais – Ligação C-C

Novo orbital molecular σ

Orbitais atômicos

Orbitais atômicos Orbital molecular σ antiligante



Ligação e Estrutura das Moléculas OrgânicasLigação π com orbitais – Ligação C-C

Novo orbital molecular πOrbitais atômicos

Orbitais atômicosOrbital molecular π antiligante



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Ligação e Estrutura das Moléculas OrgânicasLigação π com orbitais – Ligação Carbono-Heteroátomo – C=O (Compostos Carbonilados)

Novo orbital molecular π

Orbitais atômicos

Orbitais atômicos Orbital molecular π antiligante





Carbono com 2 ligações?

Carbono com 4 ligações!Ex: Metano

O carbono é tetravalente!


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Ligação e Estrutura das Moléculas OrgânicasHibridização dos orbitais

R

CR

RR

Ocorre a promoção de um e- do orbital 2s para o 2 p

O Carbono agora pode fazer 4 ligações!

O tipo de hibridização depende do modo com que os orbitais se unem


Ligação e Estrutura das Moléculas OrgânicasHibridização sp3

1s

2s 2px 2py 2pz

6C*Orbitais hibridizados

sp3

Molécula de metano – Geometria tetraédrica Orbitais híbridos sp3


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Ligação e Estrutura das Moléculas OrgânicasLigação e Estrutura das Moléculas OrgânicasHibridização sp2

1s

2s 2px 2py

2pz


sp2

Orbitais híbridos sp2

Orbital p puro

Molécula de eteno – Geometria trigonal planar (nos átomos de carbono)


Ligação e Estrutura das Moléculas OrgânicasHibridização sp

Orbitais híbridos sp

Orbitais p puros

Molécula de etino (acetileno) –Geometria linear

1s

2s 2px

2py 2pz


sp


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Ligação e Estrutura das Moléculas OrgânicasHibridização

Qual é a hibridização dos átomos nas moléculas abai xo?

spsp2sp3


1) Escrever as estruturas de Lewis para cada um dosseguintes compostos:

a) HF

b) HCN

c) CH3F

d) HNO3

e) H2SO4

f) BH4-

g) H3PO4

h) H2CO3

Exercícios Ligação e Estrutura das Moléculas Orgânicas


25/05/2015

Ch. 1 - 17

Orbitais atômicos e ligações emcompostos orgânicos

Ch. 1 - 18

Configuração eletrônica� As energia relativas dos orbitais atômicos nas primeiras

camadas seguem:● O elétrons dos orbitais 1s têm menores energia devidi a

eles estarem mais perto do núcleo positive (vide diagrama).

● Elétrons nos orbitais 2s são os próximos de menores energia.

● Elétrons nos três orbitais 2p têm energias iguais, mas maiores que os dos elétrons no orbital 2s.

● Orbitais de igual energia (como os três orbitais 2p) são chamados orbitais degenerados

25/05/2015

Ch. 1 - 19

� Princípio de Aufbau• Os orbitais são completados primeiramente

os de menor e depois os de maior energia.

� Princípio de Exclusão de Pauli• No máximo dois elétrons podem ser

colocados em cada orbital, porém elesdevem ter spins opostos (pareados)

Ch. 1 - 20

� Regra de Hund● Quando existem orbitais degenerados (igual

energia, px, py e pz) deve-se adicionar elétrons emtodos e depois voltar a colocar elétronsemparelhados nos mesmos.

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Ch. 1 - 21

Ch. 1 - 22

Orbitais moleculares

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Ch. 1 - 23

� Nos não podemos conhecer simultaneamente aposição e a velocidade de um elétron

� Um orbital atômico (OA) representa a região doespaço onde um ou dois elétrons de um átomoisolado podem estar.

� Um orbital molecular (OM) representa a regiãodo espaço onde um ou mais elétrons de umamolécula podem ser encontrados.

Ch. 1 - 24

� Um orbital (atômico ou molecular) podeconter no máximo dois elétrons de spinsopostos (pareados – Princípio da Exclusão dePauli)

� Quando orbitais atômicos se combinam paraforma orbitais moleculares, o número n deorbitais atômicos formam um número n deorbitais moleculares.

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Ch. 1 - 25

� Um orbital molecular ligante (ψmolec) resultamquando dois orbitais estão na mesma fase.

Ch. 1 - 26

� Um orbital molecular antiligante (ψ*molec)resultam com dois orbitais de fases opostas.

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Ch. 1 - 27

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