Material 22: Teoria dos Orbitais Moleculares TEORIA DOS ORBITAIS MOLECULARES (TOM)

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1 TEORIA DOS ORBITAIS MOLECULARES (TOM) Na TOM, os elétrons ocupam orbitais chamados ORBITAIS MOLECULARES, que se espalham por toda a molécula. De acordo com LEWIS e com a TLV, os elétrons estão localizados em átomos ou pares de átomos. Já na TOM, os elétrons estão deslocalizados sobre toda a molécula. Ou seja, não pertencem a qualquer ligação. (Atkins página 219) Os orbitais moleculares são formados pela combinação de orbitais atômicos: quando os orbitais atômicos interferem construtivamente. Formam-se orbitais ligantes e, quando interferem destrutivamente, formam orbitais antiligantes. N orbitais atômicos combinam-se para dar N orbitais moleculares. Adaptado de Pearson Education Iremos representar os orbitais atômicos e moleculares na forma de DIAGRAMA DE ENERGIA DOS ORBITAIS MOLECULARES. Cada átomo contribuirá com uma determinada quantidade de elétrons. Na molécula, iremos distribuir os elétrons da seguinte maneira: 1) Os elétrons são acomodados nos OM de menor energia, seguido então para os níveis de maior energia.

2 2) Cada OM acomoda até dois elétrons (Exclusão de Pauli). Se dois elétrons estão no mesmo orbital, eles estão EMPARELHADOS. 3) Se mais de um OM de mesma energia estiver disponível, os elétrons ocuparão um a um, adotando spins paralelos (Regra de HUND). Após a distribuição dos elétrons no diagrama de energia é possível prever se a molécula existe, por meio da ORDEM DE LIGAÇÃO (OL). A ordem de ligação é calculada da seguinte maneira: OL = ½ (nº elétrons nos OM ligantes nº elétrons nos OM antiligantes ). Assim, se OL = 0 (zero), a molécula não existe. EXEMPLOS: De acordo com a TOM diga se as moléculas H 2 ; He 2 ; H 2 ; H 2 ; Be 2 ; B 2 e He 2 existem naturalmente. Para a(s) existente(s), forneça a ordem de ligação, a configuração da ligação, a estrutura de Lewis e diga se é paramagnética ou diamagnética. H 2 He 2 H 2 H 2 Be 2 B 2 He 2

3 Os elementos do segundo período possuem os seguintes diagramas: Do Li 2 ao N 2 Do O 2 e F 2 EXEMPLOS: De acordo com a TOM diga se as moléculas B 2 ; C 2 ; N 2 ; C 2 2 ; O 2 ; F 2 ; O 2 ; O 2 ; OF 3 e NO existem naturalmente. Para a(s) existente(s), forneça a ordem de ligação, a configuração da ligação, a estrutura de Lewis e diga se é paramagnética ou diamagnética. B 2 C 2 N 2 C 2 2

4 O 2 F 2 O 2 O 2 OF 3 NO

5 1 (Adaptado da 4ª prova aplicada no 1º semestre de 2016) Considere a TOM e as moléculas Cl 2 2 ; ClNe ; NF 3 e ON 2. Marque V nas afirmativas verdadeiras, F nas afirmativas falsas, e faça o que se pede. OBSERVAÇÃO 1: SERÃO AVALIADAS SOMENTE AS MOLÉCULAS QUE APRESENTAREM SEU DIAGRAMA DE ENERGIA PREENCHIDO CORRETAMENTE. OBSERVAÇÃO 2: A denominação do orbital molecular ocupado de maior energia será HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital). 2 Cl 2 ClNe NF 3 ON 2 a) Diga qual(is) molécula(s) apresenta(m) caráter paramagnético: b) De a estrutura de Lewis de cada molécula: Cl 2 2 ClNe NF 3 ON 2 c) ( ) Cada átomo de cloro possui 5 elétrons na da subcamada p. Ou seja, possui um elétron desemparelhado. Nesse sentido, de acordo com a TOM e a TLV, a molécula Cl 2 2 é formada pela superposição de orbitais da subcamada p. d) ( ) De acordo com a TOM e a TLV, a molécula ClNe apresenta uma ligação sigma. Nesse sentido, a molécula é formada através da superposição frontal entre orbitais da subcamada S. e) ( ) De acordo com a TOM e a TLV, a molécula NF 3 é formada através de, ao menos, uma superposição frontal entre orbitais S e superposição lateral entre orbitais p.

6 e) ( ) De acordo com a TOM e a TLV, a molécula ON 2 é formada através de, ao menos, uma superposição frontal entre orbitais da subcamada p. f) ( ) A molécula Cl 2 2 apresenta um HOMO com caráter sigma. g) ( ) A molécula ClNe apresenta um HOMO com caráter pi. h) ( ) A molécula NF 3 apresenta um HOMO com caráter pi. i) ( ) A molécula ON 2 apresenta um HOMO com caráter sigma. 2 (Adaptado da 4ª prova aplicada no 2º semestre de 2015) De acordo com a TOM, diga se as moléculas NO e PO 2 existem. Caso existam, forneça suas ordens de ligação, bem como as estruturas de Lewis, diga se as superposições são frontais ou laterais e diga se são paramagnéticas ou diamagnéticas. NO PO 2 3 (Adaptado da 4ª prova aplicada no 2º semestre de 2015) De acordo com a TOM, diga se as moléculas FCl 2 e ArNe 2 existem. Caso existam, forneça suas ordens de ligação, bem como as estruturas de Lewis e diga se são paramagnéticas ou diamagnéticas. FCl 2 ArNe 2