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Valencia
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18/05/2015
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As estruturas de Lewis e o modelo RPENV explicam porque uma
ligao se forma?
Como devemos considerar a forma em termos da mecncia
quntica?
Quais so os orbitais envolvidos nas ligaes?
Para responder estas perguntas utilizamos a
teoria de ligao de valncia:
Devemos nos fazer os seguintes questionamentos:
Linus Pauling
Postulado:
Quando dois tomos se ligam para formar uma
ligao covalente, um orbital atmico de um tomo se
sobrepe ao orbital atmico do outro e o par de eltrons que
se associa a ligao covalente compartilhado entre os dois
tomos na regio onde os orbitais se sobrepe.
1 descrio sobre ligaes covalentes que levou
em considerao os orbitais atmicos.
1 modelo mecnico-quntico a distribuir os eltrons
atravs de ligaes e que no explicado pela teoria de
Lewis e o modelo VSEPR.
Ligao Qumica
18/05/2015
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Na Teoria da Ligao de Valncia a ligao formada, quando os
orbitais atmicos dos tomos se sobrepe.
Exemplos:
1s 1s
H H
tomos se aproximan Regio de sobreposio
H H
Obs: A sobreposio ocorre a medida que os ncleos dos
tomos aproximam-se.
Ligao Qumica
Ener
gia
Pote
nci
al
Distncia internuclear (pm) 74 pm
Nenhuma sobreposio
Alguma sobreposio Atrao mxima
Repulso
-436 KJ/mol
Ligao Qumica
18/05/2015
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Com o aumento da sobreposio, a energia de interao
diminui, e em uma determinada distncia ela ser mnima.
-Esta energia corresponde exatamente distncia de ligao
(comprimento de ligao).
-Grande aproximao dos tomos aparecimento de foras
repulsivas, geradas pelos ncleos dos tomos, que levam a um
aumento de energia.
-Comprimento de ligao as foras de atrao entre os ncleos e
os eltrons equilibram-se s foras repulsivas (ncleo-ncleo,
eltron-eltron).
A figura nos diz que: Ligao Qumica
Ligaes e
Orbitais atmicos
Ligao Ligao
1s 1s 1s 2px
Ligao
Ligaes ocorrem sempre ao longo do eixo nuclear da ligao.
Ligaes ocorrem sempre paralelo ao eixo nuclear da ligao.
Ligao Qumica
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Sobreposio dos orbitais
Considerando molculas diatmicas homonucleares
1) Molcula de H2
Configurao eletrnica do H1.
1s1 1s1
Configurao eletrnica do H2.
Ligao Qumica
Sobreposio dos orbitais
Considerando molculas diatmicas homonucleares
2) Molcula de Cl2
Configurao eletrnica do Cl1.
3s2 3p5
Configurao eletrnica do Cl2.
3s2 3p5
Orbital 3px do Cl1 Orbital 3px do Cl2
Ligao Qumica
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Considerando molculas diatmicas homonucleares
Sobreposio dos orbitais
Configurao eletrnica do N estado fundamental
3) Molcula de N2
1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1
N1 N2
1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1
Ligao Qumica
Formao de molculas poliatmicas H2O
Estado fundamental do O: 1s2 2s2 2px2
2 x H 1s1
2py1 2pz1
Os orbitais 2py e 2pz encontram-se a 90 um em relao ao outro.
Desta forma esperaramos aqueles ngulos de ligao para a
molcula da gua.
Ligao Qumica
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Formao de molculas poliatmicas
CH4
1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0
Devemos promover um eltron do orbital 2s para um orbital 2pz vazio
Estado fundamental do
Carbono
Estado excitado do Carbono
1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1
Obs: o gasto de energia para promover o eltron de um nvel de mais
baixa energia para um nvel de mais alta energia, compensado com a
diminuio da energia de potencial ao se formar a ligao covalente.
Ligao Qumica
Como sobrepor 1 eltron 1s dos 4 hidrognios?
Neste caso teramos a seguinte situao:
1) Trs ligaes do Carbono com Hidrognio teriam ngulos de 90
Obs: As evidncias (comprimento, fora e forma de
ligao) apontam para a equivalncia das 4 ligaes C-H.
Ligao Qumica
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Hibridizao de orbitais atmicos
Hibridizao:
1) a mistura de orbitais atmicos para gerar novos orbitais.
2) E os orbitais hbridos possuem energia intermediria entre
os nveis a partir dos quais foram gerados.
Orbitais hbridos:
1) Orbitais atmicos hipotticos
2) Obtidos a partir de uma combinao de 2 ou mais orbitais atmicos no
equivalentes
3) Nmero de orbitais hbridos = nmero de orbitais atmicos usados na
combinao
4) Cada orbital hbrido pode acomodar 2 eltrons com spins opostos
5) Eltrons no-ligantes continuam como pares isolados
Ligao Qumica
Hibridizao sp exemplo: BeF2
A configurao eletrnica do Be : 1s2 2s2
No existem eltrons desemparelhados para formar as ligaes, assim, estes orbitais
no so apropriados para descrever esta molcula.
Dois eltrons do Be sero compartilhados com os eltrons desemparelhados
dos tomos de F, para isso:
promoo
Ligao Qumica
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Ligao Qumica
Um orbital 2s e um orbital 2p misturam-se gerando dois
orbitais hbridos sp:
Os lbulos dos orbitais esto a 180de distncia entre si.
Ligao Qumica
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1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0
Estado fundamental do tomo de Carbono
Promoo do e- CO2
1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1
Mistura dos orbitais atmicos
2 orbitais sp 2 orbitais p semipreenchidos
O=C=O
1s2 2s2 2px2 2py1 2pz1
Estado fundamental do tomo de oxignio
2 x O
Obs: Sero formadas 2 ligaes e 2 ligaes
Hibridizao sp exemplo: CO2 Ligao Qumica
Estado Fundamental do tomo de Boro
1s2 2s2 2px1 2py
0 2pz0
Promoo do e-
1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0
Mistura dos orbitais atmicos
3 orbitais hbridos sp2
Orbital pz vazio
2pz0 2s2 2px2 2py2 2pz1 3 x F
Estado Fundamental do tomo de Flor
Hibridizao sp2 exemplo: BF3
Ligao Qumica
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Ligao Qumica
Devido a existncia de um orbital p puro vazio, uma
ligao realizada atravs da sobreposio lateral
deste orbital com um orbital p preenchido do Flor,
assim existiro 3 estruturas de ressonncia para a
molcula de BF3.
Ligao Qumica
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Voltando a molcula de CH4
1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0
Estado fundamental do tomo de Carbono
Promoo do e-
1s2 2s2 2px1 2py1 2pz1
Mistura dos orbitais atmicos
4 orbitais hbridos sp3
4 x H
Ligao Qumica
Molcula de Metano
Ligao Qumica
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Hibridizao sp3 exemplo: NH3
3 x H
Sobreposio dos orbitais s dos
hidrognios com os orbitais hbrido sp3
do N na molcula de NH3.
Ligao Qumica
Ligao Qumica
Procedimento para hibridizar orbitais
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- desenhar a estrutura de Lewis da molcula
- predizer o arranjo eletrnico do(s) tomo(s) central(ais) usando o modelo
VSEPR
- deduzir a hibridizao do tomo central de modo apropriado
Ligao Qumica
Estrutura do C2H4
VSEPR = arranjo em torno de cada C
trigonal planar
C em C2H4: hibridizao sp2
Hibridizao sp2
Ligaes (C sp2, H 1s)
Ligao Qumica
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Ligao Qumica
Ligaes (C sp2, H 1s)
Ligaes (C 2pz , C 2pz )
Ligao Qumica
HCOOH - cido frmico
Molcula de Benzeno