18/05/2015

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As estruturas de Lewis e o modelo RPENV explicam porque uma

ligao se forma?

Como devemos considerar a forma em termos da mecncia

quntica?

Quais so os orbitais envolvidos nas ligaes?

Para responder estas perguntas utilizamos a

teoria de ligao de valncia:

Devemos nos fazer os seguintes questionamentos:

Linus Pauling

Postulado:

Quando dois tomos se ligam para formar uma

ligao covalente, um orbital atmico de um tomo se

sobrepe ao orbital atmico do outro e o par de eltrons que

se associa a ligao covalente compartilhado entre os dois

tomos na regio onde os orbitais se sobrepe.

1 descrio sobre ligaes covalentes que levou

em considerao os orbitais atmicos.

1 modelo mecnico-quntico a distribuir os eltrons

atravs de ligaes e que no explicado pela teoria de

Lewis e o modelo VSEPR.

Ligao Qumica

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Na Teoria da Ligao de Valncia a ligao formada, quando os

orbitais atmicos dos tomos se sobrepe.

Exemplos:

1s 1s

H H

tomos se aproximan Regio de sobreposio

H H

Obs: A sobreposio ocorre a medida que os ncleos dos

tomos aproximam-se.

Ligao Qumica

Ener

gia

Pote

nci

al

Distncia internuclear (pm) 74 pm

Nenhuma sobreposio

Alguma sobreposio Atrao mxima

Repulso

-436 KJ/mol

Ligao Qumica

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Com o aumento da sobreposio, a energia de interao

diminui, e em uma determinada distncia ela ser mnima.

-Esta energia corresponde exatamente distncia de ligao

(comprimento de ligao).

-Grande aproximao dos tomos aparecimento de foras

repulsivas, geradas pelos ncleos dos tomos, que levam a um

aumento de energia.

-Comprimento de ligao as foras de atrao entre os ncleos e

os eltrons equilibram-se s foras repulsivas (ncleo-ncleo,

eltron-eltron).

A figura nos diz que: Ligao Qumica

Ligaes e

Orbitais atmicos

Ligao Ligao

1s 1s 1s 2px

Ligao

Ligaes ocorrem sempre ao longo do eixo nuclear da ligao.

Ligaes ocorrem sempre paralelo ao eixo nuclear da ligao.

Ligao Qumica

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Sobreposio dos orbitais

Considerando molculas diatmicas homonucleares

1) Molcula de H2

Configurao eletrnica do H1.

1s1 1s1

Configurao eletrnica do H2.

Ligao Qumica

Sobreposio dos orbitais

Considerando molculas diatmicas homonucleares

2) Molcula de Cl2

Configurao eletrnica do Cl1.

3s2 3p5

Configurao eletrnica do Cl2.

3s2 3p5

Orbital 3px do Cl1 Orbital 3px do Cl2

Ligao Qumica

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Considerando molculas diatmicas homonucleares

Sobreposio dos orbitais

Configurao eletrnica do N estado fundamental

3) Molcula de N2

1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1

N1 N2

1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1

Ligao Qumica

Formao de molculas poliatmicas H2O

Estado fundamental do O: 1s2 2s2 2px2

2 x H 1s1

2py1 2pz1

Os orbitais 2py e 2pz encontram-se a 90 um em relao ao outro.

Desta forma esperaramos aqueles ngulos de ligao para a

molcula da gua.

Ligao Qumica

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Formao de molculas poliatmicas

CH4

1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0

Devemos promover um eltron do orbital 2s para um orbital 2pz vazio

Estado fundamental do

Carbono

Estado excitado do Carbono

1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1

Obs: o gasto de energia para promover o eltron de um nvel de mais

baixa energia para um nvel de mais alta energia, compensado com a

diminuio da energia de potencial ao se formar a ligao covalente.

Ligao Qumica

Como sobrepor 1 eltron 1s dos 4 hidrognios?

Neste caso teramos a seguinte situao:

1) Trs ligaes do Carbono com Hidrognio teriam ngulos de 90

Obs: As evidncias (comprimento, fora e forma de

ligao) apontam para a equivalncia das 4 ligaes C-H.

Ligao Qumica

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Hibridizao de orbitais atmicos

Hibridizao:

1) a mistura de orbitais atmicos para gerar novos orbitais.

2) E os orbitais hbridos possuem energia intermediria entre

os nveis a partir dos quais foram gerados.

Orbitais hbridos:

1) Orbitais atmicos hipotticos

2) Obtidos a partir de uma combinao de 2 ou mais orbitais atmicos no

equivalentes

3) Nmero de orbitais hbridos = nmero de orbitais atmicos usados na

combinao

4) Cada orbital hbrido pode acomodar 2 eltrons com spins opostos

5) Eltrons no-ligantes continuam como pares isolados

Ligao Qumica

Hibridizao sp exemplo: BeF2

A configurao eletrnica do Be : 1s2 2s2

No existem eltrons desemparelhados para formar as ligaes, assim, estes orbitais

no so apropriados para descrever esta molcula.

Dois eltrons do Be sero compartilhados com os eltrons desemparelhados

dos tomos de F, para isso:

promoo

Ligao Qumica

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Ligao Qumica

Um orbital 2s e um orbital 2p misturam-se gerando dois

orbitais hbridos sp:

Os lbulos dos orbitais esto a 180de distncia entre si.

Ligao Qumica

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1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0

Estado fundamental do tomo de Carbono

Promoo do e- CO2

1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1

Mistura dos orbitais atmicos

2 orbitais sp 2 orbitais p semipreenchidos

O=C=O

1s2 2s2 2px2 2py1 2pz1

Estado fundamental do tomo de oxignio

2 x O

Obs: Sero formadas 2 ligaes e 2 ligaes

Hibridizao sp exemplo: CO2 Ligao Qumica

Estado Fundamental do tomo de Boro

1s2 2s2 2px1 2py

0 2pz0

Promoo do e-

1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0

Mistura dos orbitais atmicos

3 orbitais hbridos sp2

Orbital pz vazio

2pz0 2s2 2px2 2py2 2pz1 3 x F

Estado Fundamental do tomo de Flor

Hibridizao sp2 exemplo: BF3

Ligao Qumica

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Ligao Qumica

Devido a existncia de um orbital p puro vazio, uma

ligao realizada atravs da sobreposio lateral

deste orbital com um orbital p preenchido do Flor,

assim existiro 3 estruturas de ressonncia para a

molcula de BF3.

Ligao Qumica

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Voltando a molcula de CH4

1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0

Estado fundamental do tomo de Carbono

Promoo do e-

1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1

Mistura dos orbitais atmicos

4 orbitais hbridos sp3

4 x H

Ligao Qumica

Molcula de Metano

Ligao Qumica

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Hibridizao sp3 exemplo: NH3

3 x H

Sobreposio dos orbitais s dos

hidrognios com os orbitais hbrido sp3

do N na molcula de NH3.

Ligao Qumica

Ligao Qumica

Procedimento para hibridizar orbitais

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- desenhar a estrutura de Lewis da molcula

- predizer o arranjo eletrnico do(s) tomo(s) central(ais) usando o modelo

VSEPR

- deduzir a hibridizao do tomo central de modo apropriado

Ligao Qumica

Estrutura do C2H4

VSEPR = arranjo em torno de cada C

trigonal planar

C em C2H4: hibridizao sp2

Hibridizao sp2

Ligaes (C sp2, H 1s)

Ligao Qumica

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Ligao Qumica

Ligaes (C sp2, H 1s)

Ligaes (C 2pz , C 2pz )

Ligao Qumica

HCOOH - cido frmico

Molcula de Benzeno