Universidade Federal do Tocantins Ligação Covalente e Geometria Molecular: Teoria da Ligação de Valência enicolau@uft.edu.br Blog: profedenilsonniculau.wordpress.com Prof. Dr. denilson dos Santos Niculau
2 Introdução geral As estruturas de Lewis e o modelo RPNV não explicam porque uma ligação se forma. Como devemos considerar a forma em termos da mecância quântica? Quais são os orbitais envolvidos nas ligações? Usamos a teoria de ligação de valência: As ligações formam quando os orbitais nos átomos se superpõem. xistem dois elétrons de spins contrários na superposição de orbitais. Permite o cálculo numérico dos ângulos e comprimentos de ligação.
3 Conceito de Ligação covalente Descrevendo um elétron no átomo + H H H 2 1s 1s s
Ligações Sigma 1s 1s H H Orbital molecular s H 2 4
5 Ligações Sigma H-F 2p 2s + 1s s
6 Ligações Pi N 2 2p 2s 2p 2s p s É possível formar 3 ligações sigma?
7 Ligações Pi p s
8 Ligações Pi p s
9 Hibridação dos orbitais (sp) Os orbitais atômicos podem se misturar ou se hibridizar para adotarem um arranjo adequado para a ligação. A hibridação é determinada pelo arranjo. Cl Be Cl Configuração eletrônica do Be no stado Fundamental stado excitado Cl ( valência: 3s 2 3p 5 ) stado hibridado Superposição dos orbitais
Hibridação dos orbitais (sp 2 ) 10 B Arranjo trigonal plana
Hibridação dos orbitais (sp 3 ) Os orbitais atômicos podem se misturar ou se hibridizar para adotarem uma geometria adequada para a ligação. A hibridação é determinada pelo arranjo. Carbono CH 4 metano 2p 2p 2s 2s stado fundamental Como formar 4 ligações? stado excitado stado hibridado Orbitais HÍBRIDOS 11
12 Hibridação dos orbitais (sp 3 ) É necessário 1 orbital s e 3 orbitais p para formar este híbrido
13 Hibridização envolvendo orbitais d Uma vez que existem apenas três orbitais p, os arranjos octaédricos e de bipirâmide trigonal devem envolver os orbitais d. Os arranjos de bipirâmide trigonais necessitam de hibridização sp 3 d. Os arranjos octaédricos requerem hibridização sp 3 d 2. Observe que o arranjo da teoria de RPNV determina a hibridização.
14 Outros orbitais híbridos de acordo com o arranjo de elétrons Arranjo
15 Outros orbitais híbridos de acordo com o arranjo de elétrons Arranjo
Hibridação em moléculas mais complexas As ligações no etano C 2 H 6 etano Carbono 2p 2p 2s 2s stado fundamental Como formar 4 ligações? stado excitado stado hibridado Orbitais HÍBRIDOS 16
17 Hibridação em moléculas mais complexas As ligações no etano C 2 H 6
18 Hibridação em moléculas mais complexas A ligação s and p no etileno (C 2 H 4 ) stado fundamental stado excitado stado hibridizado sp2 orbitais sp2
19 Hibridação em moléculas mais complexas A ligação s and p no etileno (C 2 H 4 )
20 Hibridação em moléculas mais complexas A ligação s and p no etileno (C 2 H 4 ) Superposições frontais- s Superposição frontal- s Superposição p - p
21 Hibridação em moléculas mais complexas A ligação s and p no etileno (C 2 H 4 ) Superposições frontais- s
22 Hibridação em moléculas mais complexas A ligação s and p no etileno (C 2 H 4 ) Carbono sp 2 hibridado
23 Hibridação em moléculas mais complexas A ligação s and p no etileno (C 2 H 4 ) Carbono sp 2 hibridado
24 Hibridação em moléculas mais complexas A ligação s and p no acetileno (C 2 H 2 ) stado fundamental stado excitado stado hibridizado sp orbitais sp
25 Hibridação em moléculas mais complexas A ligação s and p no acetileno (C 2 H 2 ) Superposições frontais- s Superposição frontal- s Superposição p - p
26 Hibridação em moléculas mais complexas A ligação s and p no acetileno (C 2 H 2 ) Carbono sp hibridado
27 Hibridação em moléculas mais complexas A ligação s and p no acetileno (C 2 H 2 ) Carbono sp hibridado
28 Resumo: orbitais híbridos 1. Desenhe a estrutura de Lewis para a molécula ou íon. 2. Determine o arranjo usando o modelo RPNV. 3. specifique os orbitais híbridos necessários para acomodar os pares de elétrons com base em seu arranjo geométrico.
Referências sugeridas para o aluno 29 1. ATKINS, P.; JONS, J. Princípios de Química. Tradução de Ricardo Bicca de Alencastro. 3. ed. Porto Alegre: BOOKMAN, 2006. 968p. 2. BROWN, T. L.; LeMAY, H..; BURSTN, B..; BURDG, J. R. Química : A ciência central. Tradução de Robson Mendes Matos. 9. ed. São Paulo : Person Prentice Hall, 2005. 3. CHANG, R.; GOLDSBY, K. A. Química, 11ª ed, MacGrall-Hill ducation, 2013. 4. RUSSL, J.B. Química Geral, MacGrall-Hill Ltda. São Paulo. 5. BRADY, J & HUMISTON, G.. Química Geral. d. Livros Técnicos Científicos, Rio de Janeiro, 1981.