Valence shell electron pair repulsion (VSEPR)

Transcrição

1 Ligação química II geometria molecular

2 Ligação química II geometria molecular Teoria da repulsão electrónica dos pares de e - da camada de valência Valence shell electron pair repulsion (VSEPR) Prediz a geometria de uma molécula com base na repulsão electrostática entre pares de electrões (ligantes e não ligantes). Classe # de átomos ligados ao átomo central # pares de e - não partilhados Arranjo dos pares de e - Geometria molecular AB linear linear B B

3 Ligação química II geometria molecular Teoria da repulsão electrónica dos pares de e - da camada de valência Cloreto de Berílio Cl Be Cl 2 átomos ligados ao átomo central 0 pares e - não partilhados no átomo central

4 Ligação química II geometria molecular Teoria da repulsão electrónica dos pares de e - da camada de valência Classe # de átomos ligados ao átomo central # pares de e - não partilhados Arranjo dos pares de e - Geometria molecular AB linear linear AB planar trigonal planar trigonal

5 Ligação química II geometria molecular Teoria da repulsão electrónica dos pares de e - da camada de valência Trifluoreto de Boro

6 Ligação química II geometria molecular TRPECV Classe # de átomos ligados ao átomo central # pares de e - não partilhados Arranjo dos pares de e - Geometria molecular AB linear linear planar planar AB trigonal trigonal AB tetraedrica tetraedrica

7 Ligação química II geometria molecular Teoria da repulsão electrónica dos pares de e - da camada de valência Metano Tetraedrica

8 Ligação química II geometria molecular TRPECV Classe # de átomos ligados ao átomo central # pares de e - não partilhados Arranjo dos pares de e - Geometria molecular AB linear linear AB planar trigonal planar trigonal AB tetraedrica tetraedrica AB bipiramidal trigonal bipiramidal trigonal

9 Ligação química II geometria molecular Teoria da repulsão electrónica dos pares de e - da camada de valência Pentacloreto de Fósforo Bipiramidal Trigonal

10 Ligação química II geometria molecular TRPECV Classe # de átomos ligados ao átomo central # pares de e - não partilhados AB linear linear AB Arranjo dos pares de e - planar trigonal Geometria molecular planar trigonal AB tetraedrica tetraedrica AB bipiramidal trigonal bipiramidal trigonal AB octaédrica octaédrica

11 Ligação química II geometria molecular Teoria da repulsão electrónica dos pares de e - da camada de valência Hexafluoreto de Enxofre Octaédrica

12 Ligação química II geometria molecular TRPECV

13 Ligação química II geometria molecular TRPECV Tipo repulsão par não partilhado vs. par não partilhado par não partilhado vs. > par ligante > par ligante vs. par ligante

14 Ligação química II geometria molecular TRPECV Classe # de átomos ligados ao átomo central # pares de e - não partilhados AB AB 2 E 2 1 Arranjo dos pares de e - trigonal planar trigonal planar Geometria molecular trigonal planar não linear

15 Ligação química II geometria molecular TRPECV Classe # de átomos ligados ao átomo central # pares de e - não partilhados AB 3 E 3 1 Arranjo dos pares de e - Geometria molecular AB tetraedrica tetraedrica tetraedrica piramidal trigonal

16 Ligação química II geometria molecular TRPECV Classe # de átomos ligados ao átomo central # pares de e - não partilhados AB 3 E 3 1 Arranjo dos pares de e - Geometria molecular AB tetraedrica tetraedrica tetraedrica piramidal trigonal AB 2 E tetraedrica dobrada H O H

17 Ligação química II geometria molecular TRPECV Classe # de átomos ligados ao átomo central # pares de e - não partilhados AB AB 4 E 4 1 Arranjo dos pares de e - bipiramidal trigonal bipiramidal trigonal Geometria molecular bipiramidal trigonal tetraedro distorcido

18 Ligação química II geometria molecular TRPECV Classe # de átomos ligados ao átomo central # pares de e - não partilhados AB AB 4 E 4 1 AB 3 E Arranjo dos pares de e - bipiramidal trigonal bipiramidal trigonal bipiramidal trigonal Geometria molecular bipiramidal trigonal tetraedro distorcido Forma -T F F Cl F

19 Ligação química II geometria molecular TRPECV Classe # de átomos ligados ao átomo central # pares de e - não partilhados AB AB 4 E 4 1 AB 3 E AB 2 E Arranjo dos pares de e - bipiramidal trigonal bipiramidal trigonal bipiramidal trigonal bipiramidal trigonal Geometria molecular bipiramidal trigonal tetraedro distorcido Forma -T linear I I I

20 Ligação química II geometria molecular TRPECV Classe # de átomos ligados ao átomo central # pares de e - não partilhados Arranjo dos pares de e - Geometria molecular AB octaédrico octaédrico AB 5 E 5 1 octaédrico piramidal quadrangular F F F Br F F

21 Ligação química II geometria molecular TRPECV Classe # de átomos ligados ao átomo central # pares de e - não partilhados Arranjo dos pares de e - Geometria molecular AB octaédrico octaédrico AB 5 E 5 1 octaédrico AB 4 E octaédrico piramidal quadrangular quadrangular planar F F Xe F F

22 10.1

23 Ligação química II geometria molecular Prever a geometria molecular 1. Desenhe a estrutura de Lewis da molécula 2. Conte o nº de pares de e - não partilhados no átomo central e o nº de átomos ligados ao átomo central. 3. Utilize a TRPECV para prever a geometria da molécula. Qual a geometria molecular do SO 2 e do SF 4? O S O F AB 4 E AB 2 E não linear F S F F tetraedro distorcido

24 Ligação química II geometria molecular Momentos dipolares e moléculas polares baixa densidade electrónica H alta densidade electrónica F µ = Q x r Q é a carga r é a distância entre cargas 1 D = 3.36 x C m δ+ δ

25 Ligação química II geometria molecular Comportamento das moléculas polares

26 Ligação química II geometria molecular Momentos dipolares e moléculas polares Momento dipolar resultante = 1.46 D Momento dipolar resultante = 0.24 D

27 Ligação química II geometria molecular Momentos dipolares e moléculas polares Quais das seguintes moléculas possuem um momento dipolar? H 2 O, CO 2, SO 2, e CH 4 H O H tem momento dipolar molécula polar O S O tem momento dipolar molécula polar H O C O H C H não tem momento dipolar molécula não polar H não tem dipolar momento molécula não polar

28 Ligação química II geometria molecular Momentos dipolares e moléculas polares O CH 2 Cl 2 tem um momento dipolar?

29 Ligação química II geometria molecular Momentos dipolares e moléculas polares

30 Ligação química II hibridação Teoria das orbitais de valência Como é que a teoria de Lewis explica as ligações em H 2 e F 2? Através da partilha de dois electrões entre dois átomos. Energia de Dissociação comprimento ligação Sobreposição de H kj/mol 74 pm 2 1s F kj/mol 142 pm 2 2p Teoria das orbitais de valência as ligações são formadas pela partilha de electrões através da sobreposição de orbitais atómicas.

31 Ligação química II hibridação Teoria das orbitais de valência Variação da energia potencial de dois átomos de H

32 Ligação química II hibridação Teoria das orbitais de valência Variação da densidade electrónica Com a aproximação de dois átomos de H

33 Ligação química II hibridação Teoria das orbitais de valência Teoria das orbitais de valência e NH 3 N 1s 2 2s 2 2p 3 3 H 1s 1 Se as ligações se formam pela sobreposição de 3 orbitais 2p do azoto com a orbital 1s de cada átomo de hidrogénio, qual será a geometria molecular do NH 3? As 3 orbitais 2p preveêm 90 0 O ângulo actual H-N-H é de

34 Hibridação Ligação química II hibridação Hibridação mistura de duas ou mais orbitais atómicas para formar uma nova série de orbitais hibridas. 1. Misture pelo menos 2 orbitais atómicas não equivalentes (ex. s e p). As orbitais híbridas têm formas muito distintas das orbitais originais. 2. O numero de orbitais híbridas é igual ao número de orbitais atómicas puras utilizadas no processo de hibridação. 3. As ligações covalentes são formadas por: a. Sobreposição de orbitais híbridas com orbitais atómicas. b. Sobreposição de orbitais híbridas com outras orbitais híbridas.

35 Hibridação Ligação química II hibridação Formação de orbitais híbridas sp 3 Hibridação

36 Hibridação Ligação química II hibridação Formação de ligações covalentes

37 Hibridação Ligação química II hibridação Hibridação sp 3 do átomo de N em NH 3 Prevê ângulo de ligação correcto

38 Hibridação Ligação química II hibridação Formação de orbitais híbridas sp

39 Hibridação Ligação química II hibridação Formação de orbitais híbridas sp 2

40 Hibridação Ligação química II hibridação Como prever a hibridação do átomo central? Conte o nº de pares de e - não partilhados E o nº de átomos ligados ao átomo central # pares não partilhados + # átomos ligados Hibridação Exemplos 2 sp BeCl sp 2 sp 3 sp 3 d sp 3 d 2 BF 3 CH 4, NH 3, H 2 O PCl 5 SF 6

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42 Hibridação Ligação química II hibridação Hibridação sp 2 do átomo de carbono

43 Hibridação Ligação química II hibridação Orbital 2p z é perpendicular ao plano das orbitais híbridas

44 Ligação química II hibridação Hibridação Ligação no etileno Ligação sigma Pi (π) (σ) densidade densidade electrónica acima e entre abaixosdo dois plano dos átomos núcleos dos átomos da ligação

45 Hibridação Ligação química II hibridação

46 Hibridação Ligação química II hibridação Hibridação sp do átomo de carbono

47 Hibridação Ligação química II hibridação

48 Ligação química II hibridação Ligações sigma (σ) e ligações pi (π) Ligação simples Ligação dupla Ligação tripla 1 ligação sigma 1 ligação sigma e 1 ligação pi 1 ligação sigma e 2 ligações pi Quantas ligações σ e π existem na molécula de ácido acético (vinagre) CH 3 COOH? H O H C C O H Ligações σ = = 7 Ligações π = 1 H

49 Ligação química II TOM Teoria das orbitais moleculares - TOM Experiências mostram que O 2 é paramagnético O O nenhum e - desemparelhado Devia ser diamagnético Teoria das orbitais moleculares as ligações são formadas através da interacção de orbitais atómicas para formar orbitais moleculares.

50 Ligação química II TOM Teoria das orbitais moleculares Níveis de energia das orbitais moleculares ligante e não ligante para o hidrogénio (H 2 ). Uma orbital molecular ligante tem menor energia e maior estabilidade que as orbitais moleculares que lhe deram origem. Uma orbital molecular antiligante tem maior energia e menor estabilidade que as orbitais atómicas a partir das quais foi formada.

51 Ligação química II TOM Teoria das orbitais moleculares

52 Ligação química II TOM Interacção entre 2 orbitais p e respectivas OM

53 Ligação química II TOM Moléculas diatómicas homonucleares 2º período Li 2, Be 2, B 2, C 2 e N 2

54 Ligação química II TOM Configuração das Orbitais Moleculares 1. O número de orbitais molecular (OMs) formado é sempre igual ao número de orbitais atómicas combinadas. 2. Quanto mais estável for a OM ligante, menos estável será a correspondente OM anti-ligante. 3. O preenchimento das OMs é feito das orbitais de mais baixa energia para as de mais alta energia. 4. Cada OM pode acomodar até dois electrões. 5. A regra de Hund é utilizada quando se adicionam electrões a OMs com a mesma energia. 6. O número de electrões nas OMs é igual à soma de todos os electrões nas orbitais atómicas.

55 Ligação química II TOM Configuração das Orbitais Moleculares Ordem de ligação = 1 2 ( - ) Nº de e - nas OMs ligantes Nº de e - nas OMs não ligantes Ordem ligação ½ 1 ½ 0

56 Ligação química II TOM Configuração das Orbitais Moleculares

57 Ligação química II TOM Orbitais Moleculares deslocalizadas Orbitais moleculares deslocalizadas não estão confinadas entre dois átomos adjacentes e estendem-se sobre 3 ou mais átomos.

58 Ligação química II TOM Orbitais Moleculares deslocalizadas A densidade electrónica na molécula benzeno.

59 Ligação química II TOM Orbitais Moleculares deslocalizadas A ligação na molécula de carbonato