Representações de probabilidade (ψ 2 ) ESTRUTURA MOLECULAR. Observar que orbitais são tridimensionais!! Fases dos orbitais

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1 Representações de probabilidade (ψ 2 ) ESTRUTURA MOLECULAR Observar que orbitais são tridimensionais!! Fases dos orbitais 1

2 TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR LCAO: Linear Combination of Molecular Orbitals Exemplo 1: H 2 2

3 There are several points to notice about this diagram. Two atomic orbitals (AOs) combine to give two molecular orbitals (MOs) By LCAO we add the two AOs to make the bonding orbital and subtract them to make the antibonding orbital Since the two atoms are the same, each AO contributes the same amount to the MOs The bonding MO is lower in energy than the AOs The antibonding MO is higher in energy than the AOs Each hydrogen atom initially had one electron. The spin of these electrons is unimportant The two electrons end up in the MO lowest in energy. This is the bonding MO Just as with AOs, each MO can hold two electrons as long as the electrons are spin paired The two electrons between the two nuclei in the bonding MO hold the molecule together they are the chemical bond Since these two electrons are lower in energy in the MO than in the AOs, energy is given out when the atoms combine Or, if you prefer, we must put in energy to separate the two atoms again and to break the bond Exemplo 2: He 2 Simetria σ 3

4 Simetria σ Simetria π Exemplo: NaF 4

5 Outros fatores que afetam a superposição dos orbitais 1- Tamanho do orbital 2- Simetria dos orbitais TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA 5

6 TEORIA DA HIBRIDIZAÇÃO sp 3 Metano: Etano: C 2 H 6 109,5º C-H Sigma sp 3 -s 1,1Å; 98kcal/mol C-C Sigma sp 3 -sp 3 1,54Å; 88 kcal/mol 4 ligações sigma sp 3 -s C-H 1,1Å; 415KJ/mol 6

7 sp 2 Etileno: C 2 H 4 H H C = C H H Etileno Combinação: 2p 2 2s 2 1s 2 2s + 2p x + 2p z 3 sp 2 C=C 1,33Å; 152 kcal/mol Ligação sigma: sp 3 -sp 3 Ligação pi: 2p-2p C-H 1,1Å; 103 kcal/mol Ligação sigma: Csp 3 -Hs 7

8 sp Acetileno H C C - H Combinação: 2p x + 2s 2p 2 2s 2 1s 2 2 sp Acetileno: FORÇA DE LIGAÇÃO LIGAÇÃO kcal/mol Cl Cl 40 C Cl 80 H H 104 C C 1,20Å; 200 kcal/mol 1 Ligação sigma: Csp-Csp 2 Ligações pi: C2p-C2p C-H 1,1Å; 125 kcal/mol Ligação sigma: Csp-Hs 8

9 COMPRIMENTO DA LIGAÇÃO ligação λ (Å) H 2 C H 1,10 =C H 1,07 C H 1,06 C C 1,54 C = C 1,33 C C 1,20 ÂNGULO DE LIGAÇÃO TEORIA DA REPULSÃO DOS PARES DE ELÉTRONS NA CAMADA DE VALÊNCIA P 9

10 POLARIDADE DA LIGAÇÃO Eletronegatividade POLARIDADE DE MOLÉCULAS MOLÉCULAS APOLARES Polaridade de ligações distância entre as cargas MOLÉCULAS POLARES momento de dipolo magnitude da carga Da Física: vetor momento de dipolo elétrico vetor deslocamento de carga Debye: 1D = 3,33564 x C. m composto comprimento da ligação (Å) diferença de eletronegativi dade momento de dipolo (D) HF 0,92 1,9 1,82 HCl 1,27 0,9 1,08 HBr 1,41 0,7 0,82 HI 1,61 0,4 0,44 Dielectric Dipole Moment Substance Constant (debye) Formamide Water Dimethyl sulfoxide Methanol Ethanol Acetone Ammonia Chloroform Diethyl ether Benzene Carbon tetrachloride Hexane Source: Brey, W.S., Physical Chemistry and Its Biological Applications, p. 26, Academic Press (1978). 10

11 FORÇAS INTERMOLECULARES PONTOS DE EBULIÇÃO DIPOLO-DIPOLO LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO FORÇAS DE DISPERSÃO DE LONDON COMPOSTO P.E. ( C) butano 0 metil etil éter 8 acetona 54 propanol 98 ácido acético 118 COMPOSTO P.E. ( C) éter dimetílico - 24 etanol 78 COMPOSTO P.E. ( C) pentano 36 isopentano 28 neopentano 9.5 COMPOSTO P.E. ( C) metano butano 0 pentano 36 SOLUBILIDADE 11