TEORIA DOS ORBITAIS MOLECULARS. QFL QUIMICA GERAL 1 (1o sem 2017)

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1 TEORIA DOS ORBITAIS MOLECULARS QFL QUIMICA GERAL 1 (1o sem 017)

2 Teoria de Ligação pela Valência Linus Pauling; Os elétrons de valência estão localizados entre os átomos (ou são pares isolados); Orbitais atômicos semipreenchidos sobrepõem-se para formar ligações. Teoria dos Orbitais Moleculares Robert Mulliken; Os elétrons de valência são deslocalizados; Os elétrons de valência estão em orbitais (chamados de orbitais moleculares) que se espalham pela molécula inteira.

3 TEORIA DOS ORBITAIS MOLECULARS Os elétrons de valência estão deslocalizados Os elétrons de valência encontram-se em orbitais moleculares distribuído sobre a molécula inteira

4 Explica o Paramagnetismo de O O (l) O oxigênio no estado líquido é paramagnético

5 OM sigmas ( s ) ligante e antiligante, são formados a partir de dois orbitais atômicos 1s adjacentes O asterisco significa que o orbital é antiligante Subtração: Adição: Maior densidade eletrônica entre os núcleos

6 Diagrama de níveis de energia dos OM: H 1. No. de OM = no. de orbitais atômicos.. OM ligante tem < energia do que os orbitais atômicos. OM antiligante > energia do que OA. Configuração: H (e): ( 1s ) Diamagnético

7 Densidade de Probabilidade P ( ): aumenta entre os núcleos ORBITAL LIGANTE (Combinação em fase) P= ( 1s a + 1s b ) = ( 1s a ) + ( 1s b ) + ( 1s a + 1s b ) ORBITAL ANTILIGANTE (Combinação fora de fase) Densidade de Probabilidade P ( ): diminui entre os núcleos P= ( 1s a - 1s b ) = ( 1s a ) + ( 1s b ) - ( 1s a + 1s b )

8 Combinações Lineares de Orbitais Atômicos (CLOA) - Quando OA interferem construtivamente orbitais ligantes ( ) - Quando OA interferem destrutivamente orbitais antiligantes ( *) fora de fase = a1s b1s orbitais antiligantes ( *) em fase = a1s + b1s orbitais ligantes ( ) Deve elevar ao quadrado

9 Combinação em fase Combinação fora de fase

10 Superfície de contorno para a combinação Combinação em fase Combinação fora de fase

11 Ordem de Ligação (OL) Espécies estáveis têm mais elétrons nos orbitais ligantes do que em orbitais antiligantes OL o o N eletrons ligantes N eletrons antiligantes H : ( 1s ) 0 OL 1

12 Diagrama de níveis de energia dos OM: íons H + e H - (Foram detectados em fase gasosa) Paramagnético Paramagnético H + : ( 1s ) OL 0,5 H - : ( 1s ) ( 1s *) 1 1 OL 0,5

13 Diagrama de níveis de energia dos OM: He He (4e): ( 1s ) ( * 1s ) OL 0 He não existe He + (3e): ( 1s ) ( * 1s ) 1 1 OL 1/

14 Diagrama de níveis de energia dos OM: Li Diamagnético 4 OL 1 Li (6e) : ( 1s ) ( * 1s ) ( s ) 1s 1s 4 OL 1

15 Orbitais Moleculares de Be Be Be Be Diamagnético 4 4 OL 0 1s 1s Be não existe Be (8e) : ( 1s ) ( * 1s ) ( s ) ( * s )

16 Ligações sigma - orbitais p Subtração: Adição: OM formados pela sobreposição de orbitais atômicos p

17 Ligações π - orbitais p Subtração: Adição: Sobreposição lateral de orbitais atômicos p que têm a mesma orientação espacial OMs π ligante e antiligante

18 OM a partir orbitais atômicos p

19 OMs e π de orbitais p B Paramagnético! 1s 1s 1s 6 4 OL 1 K K B (10e) : ( 1s ) ( * 1s ) ( s ) ( * s ) ( p ) 1 ( p ) 1 1s

20 Configuração eletrônica de moléculas diatômicas 1) Os elétrons são acomodados inicialamente no OM de menor energia e depois nos níveis de energia mais alta. ) De acordo com Princípio de Exclusão de Pauli, cada OM pode acomodar até no máximo dois elétrons (emparelhados). 3) Se mais de um OM de mesma de energia estiver disponível, os elétrons ocupam um a um, adotando spin paralelos (Regra de Hund)

21 Molécula C Diamagnético!!! 1s 1s 1s 8 4 OL 1s K K C (1e) : ( 1s ) ( * 1s ) ( s ) ( * s ) ( p ) ( p )

22 Molécula N Diamagnético!!! 1s 1s 1s 10 4 OL 3 1s K K N (14e) : ( 1s ) ( * 1s ) ( s ) ( * s ) ( p ) ( p ) ( p )

23 ORDEM DE LIGAÇÃO (O.L.) - O.L. é um parâmetro útil para discutir as características das ligações, pois está correlacionado com comprimento de ligação e energia de ligação. - Quanto maior a O.L. entre dois átomos menor será o comprimento de ligação. - Quanto maior a O.L. entre átomos maior será a energia de ligação

24 Moléculas Diatômicas do º Período Configuração Eletrônica do Li ao Ne

25 Moléculas O Lewis.... :O: :O: Paramagnético!!! 10 6 OL O (16e) : ( 1s ) ( * 1s ) ( s ) ( * s ) ( p ) ( p ) ( p ) ( * p ) 1 ( * p ) 1 K K

26 TOM - Moléculas O - Experimentalmente a moléculas de O é paramagnética. - A estrutura de Lewis para O não apresenta elétrons desemparelhados. - O diagrama dos níveis de energia dos OM para de O mostra dois elétrons desemparelhados nos orbitais * p. - Experimentalmente a O tem comprimento de ligação menor (1.1 Å) e maior energia de dissociação (495 kj/mol), indicando a dupla ligação. - O diagrama dos OM para O prediz o paramagnetismo e a dupla ligação (OL = ) 6

27 Moléculas F Diamagnético!!! 10 8 OL 1 O (16e) : ( 1s ) ( * 1s ) ( s ) ( * s ) ( p ) ( p ) ( p ) ( * p ) ( * p ) K K

28 Configuração eletrônica do B ao Ne > Ordem Ligação > E Ligação < Comprimento de Ligação

29 OM - Configuração eletrônica do B ao Ne

30 Aparelho utilizado para medir o paramagnetismo de amostras Balança de Gouy

31 Configuração eletrônica de moléculas diatômicas HETERONUCLEARES (polar) Diagrama de energia OM para a molécula HF Os elétrons são compartilhados desigualmente pelos dois átomos. Em uma ligação covalente polar o O.A. do átomo mais eletronegativo tem MENOR energia, logo ele contribui para o O.M. de menor energia (orbital ligante).

32 Configuração eletrônica de moléculas diatômicas heteronucleares OM para molécula NO K K NO (15e) : ( 1s ) ( * 1s ) ( s ) ( * s ) ( p ) 4 ( p ) ( * p ) OL,5 Paramagnética

33 Diagrama de energia dos OM para O íon NO + K K NO + (14e) : ( 1s ) ( * 1s ) ( s ) ( * s ) ( p ) 4 ( p ) 10 4 OL 3 Diamagnética

34 Diagrama de moléculas diatômicas heteronucleares OM para molécula CO

35 The Electron Probability Distribution in the Bonding Molecular Orbital of the HF Molecule

36 1-7 Bonding in Metals Electron sea model Nuclei in a sea of e -. Metallic lustre. Malleability. applied Force

37 Bonding in Metals Band theory. Extension of MO theory. N atoms give N orbitals that are closely spaced in energy. N/ are filled. The valence band. N/ are empty. The conduction band.

38 Band Theory

39 Semiconductors

40 O O O Paramagnético Paramagnético Diamagnético CL(pm) D(kJ/mol) O (16e) : ( 1s ) ( * 1s ) ( s ) ( * s ) ( p ) ( p ) ( p ) ( * p ) 1 ( * p ) OL O - (17e) : ( 1s ) ( * 1s ) ( s ) ( * s ) ( p ) ( p ) ( p ) ( * p ) ( * p ) OL 1,5 O - (18e) : ( 1s ) ( * 1s ) ( s ) ( * s ) ( p ) ( p ) ( p ) ( * p ) ( * p ) 10 8 OL