ligaÇÃo covalente: princÍpios/estruturas de lewis · regra do octeto Átomos perdem, ganham ou...
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LIGAO COVALENTE: PRINCPIOS/ESTRUTURAS DE LEWIS
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LIGAO QUMICA
Principais Tipos de Ligao Qumica
Inica Covalente Metlica
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Gilbert N. Lewis
LIGAO COVALENTE:
Compartilhamento de eltrons entre dois tomos
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ESTRUTURAS DE LEWIS
Representao dos eltrons de valncia por pontos
Cloro (Z= 17):
Cl: 1s22s22p63s23p5
Cl
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REPRESENTAO PARA ONS
Cl- Cl + 1 eltron:
Cl: 1s22s22p63s23p6 Cl-
Na (Z= 11)
Na: 1s22s22p63s1
Na+: 1s22s22p63s0
Na
Na+
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REGRA DO OCTETO
tomos perdem, ganham ou compartilham eltrons de
forma que tenham oito eltrons em sua camada de valncia.
Configurao eletrnica de gs nobre:
Ne: 1s22s22p6
Ar: 1s22s22p63s23p6
Vlido especialmente para: C, N, O, halognios, metais alcalinos/alcalino terrosos.
Existem muitas excees!!!!!!!!!!!
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Regra do Octeto e Representaes Moleculares
Exemplos: H2, HF, F2, NH3, O2, N2
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REGRAS PARA A ELABORAO DE ESTRUTURAS DE LEWIS
Kotz: Captulo. 9; Brown : Captulo 8
1. tomo Central:- Geralmente o tomo de menor afinidade eletrnica.
- Frequentemente temos como tomo central C, N, P, S.
- Halognios so normalmente tomos terminais, porm nos oxicidosso os tomos centrais, pex: HClO4.
- Hidrognio sempre tomo terminal.
Exemplo:
CH2O, tomo central C
CH2O: formaldedo
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2. Determinao do Nmero Total de Eltrons de Valncia:
- Exemplo CH2O:
C: 1s22s22p2 = 4 eltrons
H: 1s1 = 2x1= 2 eltrons
O: 1s22s22p4= 6 eltrons
Total: 12 eltrons (6 pares de eltrons)
- nions: adiciona-se ao nmero total de eltrons obtidos pela configurao eletrnica a carga formal do nion.
- Ctions: subtrai-se do nmero total de eltrons obtidos pela configurao eletrnica a carga formal do ction.
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3. Formao de Ligaes Simples:
- Unir o tomo central aos perifricos.
- Para cada ligao simples utilizado um par de eltrons.
Exemplo CH2O:
C
H
H
O
Trs ligaes simples 3 pares de eltrons.
6-3= 3 pares de eltrons remanescentes
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4. Distribuio dos pares de eltrons remanescentes:
- Os pares de eltrons remanescentes so distribudos nos tomos perifricos (exceto H) de tal forma que o nmero total seja de oito eltrons (4 pares totais)
Exemplo: CH2O trs pares remanescentes
C
H
H
O
PARES ISOLADOS DE ELTRONS (Lone Pairs)
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5. Completar o Octeto do tomo Central:- Caso o tomo central no tiver completado o octeto, mover os pares de eltrons isolados para formar ligaes duplas/triplas.
Exemplo: CH2O
Carbono apresenta apenas trs pares de eltrons. O quarto par fornecido pelo oxignio.
C
H
H
OC
H
H
O C
H
H
O
A B C
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Exemplos:
NH3
OCl-
NO2+
C2H2
ClO4-
HNO3
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Excees Regra do Octeto
A) Substncias com nmero mpar de eltrons:
Ex: NO
N O..
...
..N O..
. ..
..
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Meio Ambiente SMOG FOTOQUMICO
NO2 + h NO + O
(Etapa Fotoqumica)
2 NO + O2 NO2 (Reao com o ar)
O2 + N2 2 NO (Motores Combusto)
O2 + O O3
(Formao de Oznio)
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Excees Regra do Octeto
B) Compostos com tomos contendo menos que oito eltrons:
B FF
FBF3
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C) Compostos com tomos contendo mais que oito eltrons (geralmente para os elementos do 3 perodo ou perodos superiores)
P
F
F
F
F
F
F
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PF6-
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C) Compostos com tomos contendo mais que oito eltrons (pares de eltrons livres, PEL) (alguns inter-halognios) :
Ex: [ClF4]-
C) Compostos com tomos contendo mais que oito eltrons (PEL) (compostos de alguns gases nobres) :
Ex: XeF4
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ESTRUTURAS DE LEWIS E RESSONNCIA
Oznio:
O O O
O OOO O O
O O O
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O O
O O132 pm
121 pm
127 pm
O OO Obs: A estrutura do O3 no linear como aqui representada. Fig. apenas p/ ilustrar tamanho das ligaes.
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Ex: HNO3 / CO32-
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CARGA FORMAL DOS TOMOS NAS MOLCULAS
Definio:
A carga de um tomo em uma molcula ou on
calculada assumindo um igual compartilhamento
dos eltrons de ligao.
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CARGA FORMAL DOS TOMOS NAS MOLCULAS
CF= Carga Formal
EV= Nmero de eltrons de valncia
EPI= Nmero total de eltrons contidos nos pares isolados
EPL= Nmero total de eltrons contidos nos pares de ligao
CF= EV [EPI + (EPL)]
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CARGAS FORMAIS E ATRIBUIO DA ESTRUTURA DE LEWIS CORRETA
Regras de Pauling:Regras de Pauling:Regras de Pauling:Regras de Pauling: Em uma estrutura de Lewis a soma das cargas formais deve Em uma estrutura de Lewis a soma das cargas formais deve Em uma estrutura de Lewis a soma das cargas formais deve Em uma estrutura de Lewis a soma das cargas formais deve ser igual a zero para uma molser igual a zero para uma molser igual a zero para uma molser igual a zero para uma molcula neutra e igual a carga de um cula neutra e igual a carga de um cula neutra e igual a carga de um cula neutra e igual a carga de um on.on.on.on. As cargas formais em uma estrutura devem ser as menores As cargas formais em uma estrutura devem ser as menores As cargas formais em uma estrutura devem ser as menores As cargas formais em uma estrutura devem ser as menores posspossposspossveis.veis.veis.veis. Em uma determinada estrutura de Lewis as cargas formais Em uma determinada estrutura de Lewis as cargas formais Em uma determinada estrutura de Lewis as cargas formais Em uma determinada estrutura de Lewis as cargas formais negativas esto localizadas preferencialmente nos negativas esto localizadas preferencialmente nos negativas esto localizadas preferencialmente nos negativas esto localizadas preferencialmente nos tomos mais tomos mais tomos mais tomos mais eletronegativos e as cargas formais positivas nos eletronegativos e as cargas formais positivas nos eletronegativos e as cargas formais positivas nos eletronegativos e as cargas formais positivas nos tomos menos tomos menos tomos menos tomos menos eletronegativos.eletronegativos.eletronegativos.eletronegativos. Estruturas em que cargas formais de mesmo sinal aparecem Estruturas em que cargas formais de mesmo sinal aparecem Estruturas em que cargas formais de mesmo sinal aparecem Estruturas em que cargas formais de mesmo sinal aparecem em em em em tomos adjacentes so improvtomos adjacentes so improvtomos adjacentes so improvtomos adjacentes so improvveis.veis.veis.veis.Ex: NOEx: NOEx: NOEx: NO2222++++
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Exemplos:
CO2
OH-
NO3-
NH4+
CO32-
Cargas Formais e Estruturas de Ressonncia/Regras de Pauling
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Estruturas de Lewis
Geometria Molecular
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Teoria VSEPR (VESPER)
VSPER: Valence Shell Electron Pair Repulsion
RPEV: Repulso dos Pares de Eltrons de Valncia
Geometria: Definida pela repulso dos pares de eltrons.
Molculas assumem a geometria que minimiza as repulses dos pares de
eltrons.
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Geometria de Grupo Eletrnica Nmero Estrico
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Exemplos: BeF2/BF3/CF4
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Geometria de Grupo Eletrnica
X
Geometria Molecular
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= Par compartilhado (PL)
= Par isolado (PI)
Repulso Crescente
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EOS
tomo Central: A
tomos Terminais: X
Pares Isolados: E
NOTAO VSEPR:
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N Estrico
Geometria Bsica
(Geometria de Grupo Eletrnica)
0 par isolado
1 par isolado 2 pares isolados
3 pares isolados
2
linear
3
trigonal planar
angular
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N Estrico
Geometria Bsica
(Geometria de Grupo
Eletrnica) 0 par isolado
1 par isolado 2 pares isolados
3 pares isolados
4
tetradrico
pirmide trigonal
angular
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N Estrico
Geometria Bsica
(Geometria de Grupo
Eletrnica) 0 par isolado
1 par isolado 2 pares isolados
3 pares isolados
5
bipirmide trigonal
gangorra
forma T
linear
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N Estrico
Geometria Bsica
(Geometria de Grupo
Eletrnica) 0 par isolado
1 par isolado 2 pares isolados
3 pares isolados
6
octadrico
pirmide tetragonal
quadrado planar
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N Estrico
Geometria Bsica
(Geometria de Grupo
Eletrnica) 0 par isolado
1 par isolado 2 pares isolados
3 pares isolados
7
bipirmide pentagonal
pirmide pentagonal
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Determinao da Geometria Correta em Sistemas com Pares Isolados
Os pares de eltrons isolados (PI) devem sempre ser colocados de forma seja gerada a menor repulso (maior ngulo):
a) contar as repulses resultantes 90 dos PI
b) se ocorre um par de eltrons isolado a estrutura com menor interaes 90 PI PL a preferida.
c) se ocorrem dois ou mais pares isolados a estrutura com menor interaes 90 PI PI e PI-PL a preferida.
Exemplos: SF4 e ClF3
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:
:
:
= S
= F
= PI
A B
90 PI PL (3) 90 PI PL (2)
-
:: :
: :
:
90 PI PI (0)
90 PI PL (6)
A B C
90 PI PI (1)
90 PI PL (3)
90 PI PI (0)
90 PI PL (4)
:
= Cl
= F
= PI
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Molculas com duplas/triplas ligaes:
Ligaes Mltiplas entre dois tomos so considerados como apenas um grupo de eltrons.
Ex: CO2
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Eletronegatividade e Polaridade das Ligaes
Eletronegatividade (): medida da capacidade que um tomo tem de atrair para s eltrons em uma ligao qumica.
Linus Pauling
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Z EIZ AEZ
EI= Energia de Ionizao
AE= Afinidade Eletrnica
Escala de Pauling: 0,7 - 4,0
Cs=0,7
F= 4,0
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Polaridade da Ligao Qumica:
Para uma ligao X-Z:
= = = = X - Z
H-Cl: = 3,0 2,1= 0,9
Cl-Cl: = 3,0 3,0= 0
H= 2,1 e Cl= 3,0
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H-ClCl-Cl
H
Cl
Densidades Eletrnicas
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Momentos de Dipolo nas Ligaes Qumicas
++++
H-Cl
++++
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Momento de Dipolo ():
= x d
= = = = frao de carga
d= comprimento de ligao
d
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Alinhamento de Molculas Dipolares em um Campo Eltrico
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Polaridade nas Molculas:
Polaridade nas Ligaes Qumicas
Geometria Molecular
Ex: CO2 e H2O
H= 2,1
C= 2,5
O= 3,5
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Linear
= zero
Angular
= 1,85 D
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Cargas Formais e Polaridade: BF3
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Ordem de Ligao
Ordem de Ligao (OL)= Nmero de pares de eltrons de ligao entre dois tomos uma molcula.
C
H
HH
H
OL=1
C OO
OL=2
N N
OL=3
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C HH
OOL=2
OL=1
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O OO OO O
Ordem de Ligao em Molculas com Estruturas de Ressonncia
OL=2OL=1
OL= (OL=1) + (OL=2)/2 = 3/2
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C OO
O 2-OL=2
OL=1
OL= (OL1+ OL1 + OL2)/3 = 4/3
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Conseqncias da Ordem de Ligao
Comprimento de Ligao
Energias de Ligao