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Transcrição

1 Moléculas poliatómicas Considere-se a molécula H 2 O As ligações nesta molécula seriam explicadas com base na coalescência de duas orbitais p do átomo de oxigénio com orbitais 1s dos átomos de hidrogénio. O que está errado nesta descrição? De facto, o ângulo que se obtém entre as duas ligações σ é de 90 ºC enquanto o valor experimental é 104 º O mesmo problema ocorre para o caso do NH 3. Dado que as ligações são feitas com as orbitais p do N, o ângulo entre elas é de 90º, enquanto que o valor experimental é de 107º. 14

2 Click to edit Master title style Considere-se o átomo de carbono. No estado fundamental a configuração é 1s 2 2s 2 2p x 1 2p y 1 Com esta configuração seria de esperar que a molécula mais simples formada por C e H fosse CH 2... Para o carbono ser tetravalente é necessário promover um electrão da orbital 2s para a orbital 2p z (implica dispêndio de energia). Já é possível explicar a ligação química na molécula CH 4? (ângulo exp. de 109º 28 ) Para explicar a formação de ligações químicas cujos ângulos não são os previstos pelo uso de orbitais atómicas puras, a TEV usa o conceito de hibridação. A hibridação consiste na mistura ou combinação linear de um certo numero de orbitais atómicas puras de modo a obter um número igual de orbitais híbridas com propriedades direccionais diferentes Fifth das de cada level uma das orbitais puras usadas na combinações. 15

3 A orbital híbrida mais simples do ponto de vista matemático é a orbital sp: ψ sp = aψ s + bψ p Aplicando a condição de normação, as duas orbitais sp vêm: ψ sp1 ψ sp2 ( ) = 1 2 ψ s +ψ px ( ) = 1 2 ψ s ψ px Estas orbitais apresentam uma geometria linear 16

4 Existem outras possibilidades de combinar as orbitais puras s e p: Hibridação sp 2 : ψ 1 = 1 3 ψ s ψ p x ψ 2 = 1 3 ψ s 1 6 ψ p x ψ p y ψ 3 = 1 3 ψ s 1 6 ψ p x 1 2 ψ p y Geometria trigonal plana 17

5 Hibridação sp 3 : Click to ψ 2 edit = 1 ( Master text styles 2 ψ s ψ px +ψ py +ψ pz ) ψ 1 = 1 ( 2 ψ s ψ px ψ py ψ pz ) ( ) ψ 3 = 1 2 ψ s +ψ px ψ py +ψ pz ( ) ψ 4 = 1 2 ψ s +ψ px +ψ py ψ pz São possíveis também hibridações com orbitais d: Geometria tetraédrica Número de orbitais Tipo de hibridação Número de orbitais geometria atómicas híbridas 2 sp 2 linear 3 sp 2 3 Trigonal plana 4 sp 3 4 Tetraédrica 5 dsp 3 5 Bipirâmide trigonal 6 d 2 sp 3 6 Octaédrica 18

6 Descrever a ligação química na molécula CH 4 é agora mais simples: Um tratamento semelhante pode ser feito para as moléculas H 2 O e NH 3 tendo em atenção que os coeficientes a usar nas combinações lineares devem ter em conta o ângulo entre as ligações, ou seja, as orbitais híbridas obtidas devem devem estar de acordo com a geometria observada experimentalmente. A percentagem de carácter s e p pode variar de acordo com o ângulo das ligações : CH 4 NH 3 Orbitais que fazem a ligação 25% s, 75% p 23% s, 77% p Orbitais não ligantes 31% s, 69% p 19 Chemical Structure and Bonding, R. L. DeKock, H. B. Gray, University Science Books, Sausalito, California,1989.

7 Click to edit Master title style Ligações multiplas Considere-se a molécula de eteno: H H A estrutura de Lewis prevê a existência de uma ligação dupla entre os dois átomos de carbono: C C H H Neste composto, as ligações à volta do átomo de carbono estão dispostas numa geometria trigonal plana, pelo que a hibridação das orbitais a considerar será sp 2. Forma-se uma ligação π pela coalescência lateral das duas orbitais p que não participam na hibridação. 20

8 Click to edit Master title style No caso do etino a estrutura de Lewis é H C C H Como a disposição das ligações é linear deve ser considerada a hibridação sp. As orbitais p que não participam na hibridação formam duas ligações π. 21

9 Outras moléculas BeCl 2 ~750 ºC <750 ºC Ligação covalente dativa ou ligação coordenada 22

10 Cloreto de Berílio sólido BH Fifth 3 (hipotética) level 23

11 B 2 H 6 24

12 BX 3 Click to edit Master title style 25

13 Benzeno 26

14 Click to edit Master title style 27