TEORIA DAS ORBITAIS MOLECULARES ORDEM DE LIGAÇÃO

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1 TORIA DAS ORBITAIS MOLCULARS Na teoria das orbitais moleculares (TOM), os eletrões ocupam precisamente orbitais definidas, chamadas orbitais moleculares (OM), que se estendem por toda a molécula. Na TOM, as orbitais moleculares são resultado da combinação de orbitais atómicas, sendo ou não ocupadas por eletrões. A combinação linear de duas orbitais atómicas (interferência) dá origem a dois tipos de orbitais moleculares: Uma interferência positiva (construtiva) favorece a ligação entre os átomos por conduzir a uma diminuição de energia relativamente ao sistema de orbitais atómicas independentes. sta interferência dá origem a uma orbital molecular ligante (OML). Conduz a um aumento da densidade eletrónica entre os átomos ligados, quando comparada com os átomos separados. Uma interferência negativa (destrutiva) desfavorece a ligação entre os átomos por conduzir a uma elevação da energia do sistema, originando uma orbital molecular antiligante (OMAL). Conduz a uma diminuição da densidade eletrónica entre os núcleos. ORDM D LIGAÇÃO A TOM permite calcular a ordem de ligação de uma molécula através da seguinte fórmula: OL N L N AL OL ordem de ligação N L Número de eletrões ligantes N AL Número de eletrões antiligantes

2 TOM APLICADA À MOLÉCULA D H De acordo com a TOM, esta molécula apresenta o seguinte diagrama de energia: H H H A configuração eletrónica da molécula de H é: * 0 1 s De acordo com o diagrama de energia, conclui-se que a molécula de H tem uma energia menor do que os dois átomos separados, logo trata-se de uma molécula estável, cuja ordem de ligação é: N OL L N AL Fórmula de estrutura: H H 0 OL OL 1 Ligação simples

3 TOM APLICADA À HIPOTÉTICA MOLÉCULA D «He» De acordo com a TOM, esta molécula apresenta o seguinte diagrama de energia: He He He Neste caso não há diminuição de energia com a formação da molécula, pelo que a molécula é instável (não existe). Configuração eletrónica: * 1 s Ordem de ligação: N OL L N AL OL OL 0

4 TOM APLICADA À MOLÉCULA D Li Diagrama de energia: Li Li Li Configuração eletrónica: * * 0 1 s Ordem de ligação: N OL L N AL Fórmula de estrutura: Li Li 4 OL OL 1

5 RSTANTS DIAGRAMAS D NRGIA PARA MOLÉCULAS DIATÓMICAS DO º PRÍODO Se os elementos constituintes destas moléculas tiverem um número atómico menor ou igual a sete, aplica-se o seguinte diagrama de energia: p y p z y z

6 Se os elementos constituintes destas moléculas tiverem um número atómico maior ou igual a oito, aplica-se o seguinte diagrama de energia: p y y z z p

7 TOM APLICADA A MOLÉCULAS COM MAIS D DOIS ÁTOMOS Neste caso é mais difícil descrever as moléculas através de diagramas de energia ou de configurações eletrónicas. Assim, pode usar-se um esquema simplificado para a descrição destas moléculas. Neste esquema só se consideram as orbitais atómicas e moleculares de valência. Atribuem-se, em primeiro lugar os eletrões de valência a orbitais moleculares ligantes e, só depois, às orbitais moleculares antiligantes. Finalmente, calcula-se a ordem de ligação, que determina a fórmula de estrutura da molécula. XMPLO: TOM APLICADA À MOLÉCULA D CH 4 Z(C) = 6 C(C) = p x 1 Z(H) = 1 C(H) = 1 p y 1 p z 0 CARBONO 4 AO de valência 4 eletrões de valência 4 átomos de HIDROGÉNIO 4 AO de valência (uma por átomo) 4 eletrões de valência Molécula de CH 4 8 OM de valência 4 OML 8 e - 8 eletrões de valência 4 OMAL 0 e - OL Fórmula de estrutura: H H C H H

8 POLARIDAD DAS MOLÉCULAS A polaridade de uma molécula depende da geometria da molécula e da polaridade das ligações nessa molécula. LTRONGATIVIDAD Define-se eletronegatividade como uma medida da tendência de um átomo atrair os eletrões da ligação quando está ligado a outro átomo. Na Tabela Periódica, a eletronegatividade aumenta ao longo do período e diminui ao longo do grupo. LIGAÇÃO IÓNICA LIGAÇÃO COVALNT Quando a diferença de eletronegatividade entre dois átomos ligados é muito grande (superior a 1,7), a ligação é iónica. Caso contrário, a ligação é covalente. Na ligação iónica existem iões (positivos e negativos). Na ligação covalente polar existem pólos (positivos e negativos). A ligação covalente pode ser: Apolar, se os átomos ligados tiverem a mesma eletronegatividade. Polar, se os átomos ligados tiverem uma eletronegatividade diferente. AVALIAÇÃO QUALITATIVA DA POLARIDAD D UMA LIGAÇÃO A polaridade de uma ligação avalia-se quantitativamente, através de uma grandeza vetorial designada por momento dipolar,, que se passa a caracterizar: Direção: a mesma da ligação. Sentido: do pólo positivo para o pólo negativo. - Intensidade: produto do módulo da carga ( ou ) cargas (r). r pela distância entre as

9 r momento dipolar carga do pólo positivo carga do pólo negativo A unidade tradicional de momento dipolar é o Debye (D). Quanto maior for a diferença de eletronegatividade de dois átomos ligados, maior é a polaridade da ligação. POLARIDAD DAS MOLÉCULAS As moléculas diatómicas só tem uma ligação, pelo que são polares se a sua ligação por polar e apolares se a sua ligação for apolar. Para moléculas com três ou mais átomos é necessário somar o momento dipolar de cada uma das suas ligações, obtendo-se o momento dipolar resultante. R 1 R momento dipolar resultante(da 1 momento dipolar da ligação 1 momento dipolar da ligação molécula) De acordo com este valor de momento dipolar resultante, pode-se definir a molécula como polar ou apolar. Assim, se esse valor for nulo, a molécula é apolar. Caso contrário, a molécula é polar.