Prof. Antonio Guerra Instituto de Qumica-UFRJ

LIGAO QUMICA

COVALENTE

Qumica Inorgnica I IQG354

Departamento de Qumica Inorgnica - DQI

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO UFRJ

INSTITUTO DE QUMICA IQ

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MODELOS DE LIGAO QUMICA

Ligao Inica Formao e interao de ons de carga oposta (ctions e nions) Segue a Regra do Octeto

Ligao Metlica Formao de bandas de conduo e transio de eltrons

Ligao Covalente Compartilhamento de eltrons

Repulso dos Pares de Eltrons da Camada de Valncia (RPECV) Determina a geometria molecular

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MODELOS DE LIGAO QUMICA

Teoria da Ligao de Valncia (TLV) Sobreposio de orbitais atmicos Eltrons localizados entre os tomos ligados Formao de orbitais hbridos

Teoria do Orbital Molecular (TOM) Combinao Linear dos Orbitais Atmicos (CLOA) Formao do Orbital Molecular (OM) Ligante e antiligante

Teoria do Campo Cristalino (TCC) Ligao qumica de Compostos de Coordenao Formada por interaes puramente eletrostticas (inica) Energia de Estabilizao do Campo Cristalino (EECC) Determina a cor dos compostos

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Teoria do Orbital Molecular (TOM): Explica o comportamento magntico do O2. Explica o composto deficiente de eltrons B2H6. Explica as estruturas e propriedades dos metais e semicondutores. Explica os espectros eletrnicos das molculas. TLV focada na ligao entre pares de tomos. TOM focada na densidade eletrnica da molcula.

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LIMITAES DOS MODELOS DE LIGAO

Limitaes da Regra do Octeto e TLV: Comportamento do O2 Molcula diamagntica pela descrio de Lewis e TLV! Experimentalmente paramagntica.

Comportamento do B2H6 12 eltrons de valncia (23e B e 6 1e H). 14 eltrons de valncia por Lewis!

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Os eltrons ocupam os orbitais moleculares. Acomodam no mximo dois eltrons excluso de Pauli. Apresentam energia definida. Pertencem a toda molcula eltrons de valncia deslocalizados! N orbitais atmicos (OA) forma N orbitais moleculares (OM). Combinao Linear de Orbitais Atmicos (CLOA)

Molcula AB CLOA = cAA + cBB ou = cAA cBB Energia do OM < OAs orbital ligante.

Energia do OM > OAs orbital anti-ligante.

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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)

OM ligante

Maior probabilidade

de encontrar os

eltrons entre os

ncleos.

OM anti-ligante

Menor probabilidade

de encontrar os

eltrons entre os

ncleos.

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Diagrama de nveis de energia dos OM Molculas diatmicas homonucleares cA = cB Distribuio dos eltrons a partir dos nveis de menos energia. Segue o princpio da excluso de Pauli. Segue e regra de Hund.

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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)

OM anti-ligante

(*1s)

Molcula

tomo tomo

En

erg

ia

Interao

destrutiva

Interao

construtiva

OM ligante

(1s)

FONTE: Chang, R. Qumica Geral, Trad. Rebelo, M.J.F.,

et.all., 4ed. So Paulo: McGrawn-Hill, 2006. 778p.

Ligaes sigma interao entre orbitais s.

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Ligaes sigma e pi interao entre orbitais p.

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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)

Atkins, P. e Jones, L., Princpios de Qumica. Questionando a Vida Moderna e o Meio

Ambiente.. 5.ed. Trad. Ricardo B. Alencastro. Porto Alegre: Bookman, 2012. 1026p.

Plano nodal

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Ligaes sigma, pi e delta interao entre orbitais d.

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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)

Miessler, G.L.. e Tarr, D.A., Inorganic Chemistry. 2.ed. New Jersey: Prentice_Hall, 1999. 1026p.

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Interaes nulas orbitais no-ligantes.

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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)

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Ordem de Ligao (OL)

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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)

OL = Ne Ne*

2

n eltrons ligantes n eltrons anti-ligantes

Brown, T.L., LeMay, H.E. e Bursten, B.E., Qumica Cincia Central,

Trad. Horcio Macedo,7ed. Rio de Janeiro: LTC, 1999. 702p.

OL = 1 OL = 0

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Diagramas de energia do 2 perodo homonucleares

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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)

Li2, Be2, B2, C2 e N2

Atkins, P. e Jones, L., Princpios de Qumica. Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente.. 5.ed. Trad. Ricardo B. Alencastro. Porto Alegre: Bookman, 2012. 1026p.

Energia O2 e F2 Energia

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Diagramas de energia do 2 perodo

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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)

Miessler, G.L.. e Tarr, D.A., Inorganic Chemistry. 2.ed. New Jersey: Prentice_Hall, 1999. 1026p.

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Molculas diatmicas heteronucleares cA cB

CLOA = cAA + cBB ou = cAA cBB

Ligao covalente apolar cA = cB

Ligao covalente polar cA cB

tomo mais eletronegativo menor energia, maior carter ligante.

tomo menos eletronegativo maior energia, maior carter anti-ligante.

Ligao inica um dos coeficientes zero (cA ou cB).

Clculos tericos so necessrios para se determinar o diagrama de nveis de energia.

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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)

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Molculas diatmicas heteronucleares cA cB

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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)

Energia

Diagrama geral

Atkins, P. e Jones, L., Princpios de Qumica. Questionando a Vida Moderna e o Meio

Ambiente.. 5.ed. Trad. Ricardo B. Alencastro. Porto Alegre: Bookman, 2012. 1026p.

ligante

antiligante

no-ligante

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Molculas Poliatmicas BeH2

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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)

H H Be

(S + S + S)

(S S S)

(S + p S)

(S p S)

ligante

antiligante

ligante

antiligante

no-ligante

antiligantes

ligantes

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ons Poliatmicos AB3 [ex: BF3, CO3, NO3

]

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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)

ligante

antiligante

no-ligante

3B A

ligante

antiligante

AB3

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Espectroscopia Fotoeletrnica

Tcnica utilizada na determinao da energia dos OM ou da estrutura eletrnica da molcula.

A molcula irradiada por ftons de alta energia, geralmente na regio do UV e raios X.

A energia cintica (Ec) dos eltrons ejetados pode ser medida.

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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)

Ec = Ehv EI

Energia dos ftons incidentes

Energia de ionizao

Espectro do N2

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Diagrama de Correlao Diagrama de Walsh Utilizado na anlise da forma, espectro e reaes de molculas poliatmicas. Baseado na E de cada OM conforme o ngulo de ligao varia de 90 a 180.

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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)

XH2

XH2 BeH2 BH2 CH2 NH2 OH2

evalncia 4 5 6 7 8

ngulo 180 131 136 103 105

Configurao

eletrnica 1g

21u2 1a1

22a121b2

1 1a122a1

21b22 1a1

22a121b2

21b11 1a1

22a121b2

21b12

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ORBITAIS MOLECULARES

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Combinao Linear dos Orbitais Atmicos (CLOA)

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ORBITAIS MOLECULARES

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Combinao Linear dos Orbitais Atmicos (CLOA)