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LIGAÇÃO COVALENTE: TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA (TLV)

QFL-4010 Prof. Gianluca C. Azzellini

LIGAÇÃO QUÍMICA

Principais Tipos de Ligação Química

Iônica Covalente Metálica


E. Eletropositivo + E. Eletronegativo Iônica

E. Eletronegativo + E. Eletronegativo Covalente

E. Eletropositivo + E. Eletropositivo Metálica


Ligação Covalente


SOBREPOSIÇÃO ORBITAIS ATÔMICOS


HB

+ HA

HB

HA

Ligação Covalente

Atração recíproca dos dois núcleos pelos elétrons


TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA (TLV)

Linus Pauling

Prêmio Nobel:

Química e da Paz

The Nature of theChemical Bond


TLV

Sobreposição de Orbitais Atômicos Semi-Preenchidos

Elétrons de Valência Localizados Entre os Núcleos


Exemplos H2 HF F2

Ligação Sigma


Formação de Ligações Sigma


Ligação π

Exemplo para N2


Moléculas Multicêntricas

Como explicar: BF3, CH4, H2O, NH3, etc

?????????????????????????????????????

Linus Pauling: Hibridização

Mistura dos orbitais atômicos do átomo central (funções de onda)


Linus Pauling: Hibridização

Mistura dos orbitais atômicos do átomo central (funções de onda)

Novo conjunto de orbitais (híbridos)

Nova orientação/Nova Energia

Maior região de sobreposição orbital


Hibridização sp

Molécula BeH2

BeH H

180º

Be: 1s2 2s2


2s + 2p

sp

spBe:

Orbitais: pex; 2py e 2pz inalterados

1s2 2s2 2p

Rearranjo eletrônico


Combinação de 1 orbital s com 1 orbital p

2 Orbitais híbridos sp


Hibridização sp

Formação de dois orbitais SEMI-PREENCHIDOS sp

BeH2Linear


F

F F

Boron configuration

↑↑↑↑↑↑↑↑↓↓↓↓↑↑↑↑↓↓↓↓

2p2s1s•• ••

••••

••

•• ••

••••

B

Triangular Planar ângulo: 120º


Hibridização sp2

2s + 2px + 2py

sp2B:

Orbital: pex; 2pz inalterado

sp2

sp2

1s2 2s2 2p



Combinação de 1 orbital s com 2 orbitais p

3 Orbitais híbridos sp2


Hibridização sp2

Formação de três orbitais SEMI-PREENCHIDOS sp2


Hibridização sp3

109o109o

1s2 2s2 2p

Configuração do C


2s + 2px + 2py + 2pz

sp3C:

sp3

sp3

Hibridização sp3

sp3

1s2 2s2 2p



Combinação de 1 orbital s com 3

orbitais p

3 Orbitais híbridos sp3


Hibridização sp3

Formação de quatro orbitais SEMI-PREENCHIDOS sp3

109o109o


Hibridização sp3

NH3

Posição dos Átomos: Geometria Piramidal

H

H

H

lone pair of electronsin tetrahedral position

N

Par de elétrons livres na posição tetraédrica


1s2 2s2 2p


Configuração do N

Gera orbital híbrido com par de elétrons


Formação de moléculas com dois ou mais centros “hibridizados”

Exemplos:

� C2H6

� C2H4

� C2H2

Implicações estruturais


Hibridização e Formação de Ligações

Múltiplas (ππππ)C2H4

C

H

H

H

H

sp2

120Þ C


Cada átomo de carbono hibridização sp2

1s2 2s2 2p


Orbital inalterado para formação da

ligação Pi

3 orbitais híbridos sp2, disponíveis para formar

ligações sigmaQFL-4010 Prof. Gianluca C. Azzellini

=C

=H

C1-H C2-HC1-C2

C1-H C2-HC1-C2


Ligações Múltiplas: Ausência de livre rotação


Restrição Energética da Rotação


NH Proteína

N

H

Proteína

hνννν

Rodopsina

(Cis-retinal)

Meta-Rodopsina

(Trans-retinal)

Mecanismo da Visão


Z

NNhν

hν

/∆

E

N N

ISOMER DISTANCE (ΑΑΑΑ) DIPOLE MOMENT (D)

E 9,0 ZERO

Z 5,5 3,0

o

Large Structural Rearrangement


hνννν1

hνννν2

hνννν1

hνννν2


hνννν

Photoactive Dendrimers as Hosts

Eosin Y

-O O

CO2-

O

Br

BrBr

Br

H

HH

H

=

J. Am. Chem. Soc. 120, 12187 (1998) A. Archut, F. Vögtle, L. De Cola, G.C. Azzellini and V. Balzani


O

N

N

N

N

NO2

O2N

O

N

N

N

N

N

N

N

N

Si

O

N

N

N

NO2

O

N

N

N

N

N

N

N

N

Si

λ = 410 nm

∆ (slow conversion) or

λ = 675 nm (fast conversion)

1-Z1-E

N

NO2

Photoswitch Systems


C2H2:Cada átomo de carbono hibridização sp

1s2 2s2 2p


Orbitais inalterados para formação da

ligação Pi

2 orbitais híbridos sp, disponíveis para formar

ligações sigma


Formação de Ligações σσσσ e ππππ no C2H2


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