Limitações da Teoria de Lewis e RPENV

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1 Limitações da Teoria de Lewis e RPENV A teoria de Lewis e a teoria da Repulsão do Par de Elétrons no Nível de Valência (RPENV) explica as ligações químicas como um par de elétrons ligantes localizados entre dois átomos (elétrons localizados. No entanto, sabemos a partir do princípio de incerteza que a posição de um elétron em um átomo não pode ser descrito de forma precisa, somente em termos de probabilidade. 2

2 Limitações da Teoria de Lewis e RPENV A teoria de Lewis fornece uma boa aproximação para os ângulos de ligação das moléculas, mas não possibilita o cálculo real. Ela também não consegue representar adequadamente uma estrutura de ressonância. Não justifica plenamente a expansão da camada de valência. A estrutura de Lewis não prevê o comportamento magnético de moléculas. Teoria da Ligação de Valência 3

3 O estudo das ligações químicas teve que recorrer à mecânica quântica para compreender a formação da ligação química e a geometria molecular; LinusPauling,J.C.Slater,HeitlereF.London,nofimdosanos20, aplicaram os princípios da mecânica quântica para estabelecer que a ligação química é uma combinação de dois orbitais atômicos com energias semelhantes; O tipo de interação depende de quais orbitais se alinham ao longo do eixo, entre os núcleos, ou fora dos eixos, gerando os orbitais moleculares. 4

4 Ligação σ= orbitais moleculares alinhados sobre o eixo internuclear. 5

5 Na ligação π não há densidade eletrônica sobre o eixo internuclear. 6

6 Orbitais híbridos Os orbitais atômicos podem se misturar ou se hibridizar para adotarem uma geometria adequada para a ligação. A hibridização é determinada pelo arranjo dos orbitais atômicos do mesmo átomo que se combinam para formar ligações covalentes. Sabe-se experimentalmente que o C tem quatro elétrons desemparelhados. No entanto, a distribuição eletrônica ao lado mostra um par de elétrons emparelhados. Como justificar???? 7

7 Orbitais híbridos 8

8 Principais conceitos 1. Os elétrons de valência em um átomo residem em orbitais atômicos quânticos ou orbitais híbridos; 2. Uma ligação química resulta quando estes orbitais atômicos sobrepõem-se e há um total de dois elétrons no novo orbital molecular; 3. Os elétrons devem emparelhar seus spins; 4. A geometria da molécula é determinada pela geometria resultante da sobreposição dos orbitais. 9

9 Orbitais híbridos: sp 3 10

10 Geometria orbital sp 3 11

11 Geometria orbital sp 3 12

12 Exemplo: Qual a hibridização na molécula de amônia? 13

13 Orbitais híbridos: sp 2 14

14 Geometria orbital híbrido sp 2 15

15 Geometria orbital híbrido sp 2 Exemplo: Etileno, C 2 H 4 demonstracão da ligação sigma Ligação sigma 16

16 Geometria orbital híbrido sp 2 O etilenooueteno, C 2 H 4, tem: umaligação σe umaligação π; ambos osátomosde C estãohibridizadossp 2 ; ambos os átomos de C possuem arranjos e geometrias moleculares trigonais planos. 17

17 Geometria orbital híbrido sp 2 Exemplo: Etileno, C 2 H 4 18

18 Curiosidade O eteno é produzido naturalmente pelas frutas durante o processo de amadurecimento. O gás eteno estimula o metabolismo das plantas. O amadurecimento das frutas pode ser prolongado se armazenadas em ambientes ventilados ou idealmente despressurizados, removendo todo o eteno gerado pelas frutas. Antes de comercializar as frutas, injeta-se eteno no ambiente de armazenamento, acelerando seu amadurecimento visando a comercialização. 19

19 Exemplo: Faça a estrutura de Lewis do ácido acético e identifique a hibridização dos átomos de carbono. 20

20 Geometria orbital híbrido sp 2 Ligações π deslocalizadas Benzeno (C 6 H 6 ) 21

21 Geometria orbital híbrido sp 2 Ligações π deslocalizadas No benzeno(c com hibridizaçãosp 2 ) háduasopçõesparaas trêsligações π: localizadasentre osátomosde C ou deslocalizadas acima de todo o anel(neste caso, os elétrons π são compartilhados portodososseisátomosde C). Experimentalmente, todas as ligações C-C têm o mesmo comprimento no benzeno. Conseqüentemente, todasas ligaçõesc-c sãodo mesmotipo(lembre-se de queas ligações simples são mais longas do que as ligações duplas). 22

22 Geometria orbital híbrido sp 2 23

23 Orbital híbrido sp 24

24 Orbital híbrido sp Orbitais p vazios 25

25 Orbital híbrido sp Exemplo: Considereo acetilenoouetino, C 2 H 2 o arranjode cadac é linear; conseqüentemente, os átomos de C são hibridizados sp; osorbitaishíbridosspformamas ligações σc-c e C-H; há dois orbitais p não-hibridizadas; ambos os orbitais p não-hibridizados formam as duas ligações π; umaligação πestáacimae abaixodo planodos núcleos; umaligação πestáà frentee atrásdo planodos núcleos. 26

26 Orbital híbrido sp Acetileno 27

27 Geometria do orbital híbrido sp Acetileno 28

28 29

29 Geometria do orbital híbrido sp 3 d 30

30 Geometria do orbital híbrido sp 3 d Exemplo: PCl 5 31

31 Geometria do orbital híbrido sp 3 d 2 32

32 Geometria do orbital híbrido sp 3 d 2 Exemplo: SF 6 33

33 Tabela: Distribuição geométrica características dos conjuntos de orbitais híbridos Conjuntode orbitais atômicos Conjunto de orbitais híbridos Geometria do arranjo de elétrons Exemplos s, p sp Linear, 180 o BeF 2 s, p,p sp 2 Trigonal planar, 120 o BF 3,SO 3 s, p,p, p sp 3 Tetraédrica, 109,5 o CH 4, NH 3,H 2 O s, p,p, p, d sp 3 d Bipiramidaltrigonal, 120 o e 90 o. PF 5, BrF 3 s, p,p, p, d, d sp 3 d 2 Octaédrica, 90 o SF 6, XeF Aula do Linus Pauling: 34