Capítulo 9: Geometria Molecular Capítulo 9: Geometria Molecular e Teorias de Ligaçãoe Teorias de Ligação

Prof. Dr. Élcio Rogério BarrakProf. Dr. Élcio Rogério Barrak

Nomes: Verônica Lima Magioni n° 12737Nomes: Verônica Lima Magioni n° 12737Felipe Miranda de Souza Voss n° 13698Felipe Miranda de Souza Voss n° 13698

Tópicos a serem abordadosTópicos a serem abordados

Formas espaciais molecularesFormas espaciais moleculares O modelo RPENVO modelo RPENV Formas espaciais moleculares e polaridadesFormas espaciais moleculares e polaridades Ligação covalente e superposição de orbitaisLigação covalente e superposição de orbitais Hibridização de orbitaisHibridização de orbitais Ligações múltiplasLigações múltiplas Moléculas diatômicas do segundo períodoMoléculas diatômicas do segundo período

Formas espaciais molecularesFormas espaciais moleculares

A forma espacial é determinada pelos A forma espacial é determinada pelos fatores:fatores:

Ângulos de ligação Ângulos de ligação

Comprimento de ligação.Comprimento de ligação.

O modelo RPENVO modelo RPENV((Repulsão do Par de Elétrons do Nível de ValênciaRepulsão do Par de Elétrons do Nível de Valência))

A base do modelo RPENV está na melhor A base do modelo RPENV está na melhor disposição de elétrons, que é aquela que disposição de elétrons, que é aquela que minimiza a repulsão entre eles.minimiza a repulsão entre eles.

Influência dos pares não-ligantes no ângulo de Influência dos pares não-ligantes no ângulo de ligaçãoligação

Tipos de geometrias espaciaisTipos de geometrias espaciais

Forma espacial e polaridade molecularForma espacial e polaridade molecular

É determinada com base na eletronegatividade É determinada com base na eletronegatividade dos elementos.dos elementos.

Os dipolos de ligação e os momentos de dipolo Os dipolos de ligação e os momentos de dipolo são grandezas vetoriais, e por esse motivo têm são grandezas vetoriais, e por esse motivo têm módulo, direção e sentido.módulo, direção e sentido.

Exemplo de dipolo de ligaçãoExemplo de dipolo de ligação

Exemplos de momentos dipolaresExemplos de momentos dipolares

Ligação covalente e superposição Ligação covalente e superposição de orbitaisde orbitais

A teoria da ligação de valência consiste A teoria da ligação de valência consiste em os orbitais poderem se unir uns aos em os orbitais poderem se unir uns aos outros de forma a se obter uma imagem outros de forma a se obter uma imagem correspondente ao modelo RPENV.correspondente ao modelo RPENV.

H – 1s1 F – 1s2 2s2 2p5

Hibridização de orbitaisHibridização de orbitais

A hibridização consiste na combinação de A hibridização consiste na combinação de orbitais para formar novos, que são chamados orbitais para formar novos, que são chamados orbitais híbridos.orbitais híbridos.

As ligações covalentes são formadas por:As ligações covalentes são formadas por: Sobreposição de orbitais híbridos com orbitais Sobreposição de orbitais híbridos com orbitais

atômicos.atômicos.

Sobreposição de orbitais híbridos com outros Sobreposição de orbitais híbridos com outros orbitais híbridosorbitais híbridos..

Hibridização spHibridização sp

Ex: BeFEx: BeF22

Hibridização spHibridização sp22 e sp e sp33

Ex: BFEx: BF33

CHCH44

Híbridos Híbridos envolvendo os envolvendo os orbitais d são orbitais d são formados da formados da

mesma maneira mesma maneira que os orbitais pque os orbitais p

Ligações múltiplasLigações múltiplas

Existem dois tipos de ligações Múltiplas:Existem dois tipos de ligações Múltiplas:

Ligações Ligações

Ligações Ligações

Menor força na Menor força na ligaçãoligação

Ligação DuplaLigação Dupla

Ligação TriplaLigação Tripla

Ligações Ligações delocalizadas delocalizadas

Ocorrem em moléculas com duas ou mais Ocorrem em moléculas com duas ou mais estruturas de ressonância envolvendo estruturas de ressonância envolvendo ligações ligações ..

Ex: CEx: C66HH66

Moléculas diatômicas do segundo Moléculas diatômicas do segundo períodoperíodo

Para moléculas homonucleares de valências s e p valem:Para moléculas homonucleares de valências s e p valem:

O número de orbitais moleculares (OM) formados é igual O número de orbitais moleculares (OM) formados é igual ao número de orbitais atômicos combinados;ao número de orbitais atômicos combinados;

Os orbitais atômicos se combinam mais efetivamente a Os orbitais atômicos se combinam mais efetivamente a outros de energias similares;outros de energias similares;

A eficiência com a qual dois orbitais atômicos se A eficiência com a qual dois orbitais atômicos se combinam é proporcional à superposição entre eles;combinam é proporcional à superposição entre eles;

Cada OM pode acomodar dois elétrons com spins Cada OM pode acomodar dois elétrons com spins desemparelhados;desemparelhados;

Quando OMs de mesma energia são ocupados, um Quando OMs de mesma energia são ocupados, um elétron entra em cada orbital antes de ocorrer um elétron entra em cada orbital antes de ocorrer um emparelhamento (Hund).emparelhamento (Hund).

Orbitais moleculares para:Orbitais moleculares para:

LiLi22→ 1s→ 1s22 2s 2s11

1s e 2s: diferentes energias;1s e 2s: diferentes energias; 1s formam orbitais ligante 1s formam orbitais ligante σσ1s1s e anti-ligante e anti-ligante

σσ**1s1s

2s: mais distantes do núcleo / maior 2s: mais distantes do núcleo / maior superposição / maior separação de superposição / maior separação de energia;energia;

1s: mais baixos em energia que 2s.1s: mais baixos em energia que 2s.½ (4 – 2) = 1 (ligação simples)½ (4 – 2) = 1 (ligação simples)

Obs.: os elétrons do cerne [Ne] não Obs.: os elétrons do cerne [Ne] não interferem na ligação.interferem na ligação.

Diagrama para Li2: a ligação tem seis elétrons nos OMs.

Be2 → 1s2 2s2

Segue mesmas regras de Li2, mas com oito elétrons nos OMs, logo:

½ (4 – 4) = 0 (não existe ligação)

Configurações eletrônicas de BConfigurações eletrônicas de B22 até Ne até Ne22 – valência 2s 2p – valência 2s 2p

Os orbitais atômicos 2s têm menor energia que os orbitais atômicos Os orbitais atômicos 2s têm menor energia que os orbitais atômicos 2p;2p;

A superposição de dois orbitais 2pA superposição de dois orbitais 2pzz é maior que as dos dois orbitais é maior que as dos dois orbitais 2p2pxx e 2p e 2pyy;;

Ambos os orbitais moleculares Ambos os orbitais moleculares ππ2p2p e e ππ**2p2p são duplamente são duplamente degenerados.degenerados.

A interação entre orbitais 2s-2p afeta as energias de A interação entre orbitais 2s-2p afeta as energias de σσ2s2s (diminuem) e (diminuem) e σσ2p2p (aumentam). Essa alteração muda a ordem energética dos OMs: (aumentam). Essa alteração muda a ordem energética dos OMs:

- BB22, C, C22, N, N22 → OM → OM σσ2p2p > OM > OM ππ2p2p

- OO22, F, F22, Ne, Ne2 2 → OM → OM σσ2p2p < OM < OM ππ2p2p

Configurações eletrônicas e propriedades Configurações eletrônicas e propriedades molecularesmoleculares

O modo como uma substância se comporta sob a ação de um O modo como uma substância se comporta sob a ação de um campo magnético permite a compreensão de sua distribuição campo magnético permite a compreensão de sua distribuição eletrônica:eletrônica:

Há paramagnetismo quando existem elétrons Há paramagnetismo quando existem elétrons desemparelhados, pois há maior força de atração magnéticadesemparelhados, pois há maior força de atração magnética

Há diamagnetismo quando não há elétrons desemparelhados Há diamagnetismo quando não há elétrons desemparelhados (repulsão magnética).(repulsão magnética).

Se há aumento da ordem de ligação, as distâncias de ligação Se há aumento da ordem de ligação, as distâncias de ligação diminuem e as entalpias aumentam, porém, moléculas com diminuem e as entalpias aumentam, porém, moléculas com mesma ordem de ligação têm características diferentes.mesma ordem de ligação têm características diferentes.

Ex.: OEx.: O22

- ligação curta: 1,21 - ligação curta: 1,21 ÅÅ- entalpia alta: 495 kJ/mol- entalpia alta: 495 kJ/mol- é paramagnético: há dois elétrons desemparelhados- é paramagnético: há dois elétrons desemparelhados- ordem de ligação: ½ (8 – 4) = 2 (dupla ligação)- ordem de ligação: ½ (8 – 4) = 2 (dupla ligação)

O = O.. .... ..

Moléculas diatômicas heteronuclearesMoléculas diatômicas heteronuclearesEx: Óxido de Nitrogênio – NOEx: Óxido de Nitrogênio – NO

N N == O N O N == O O

Tem 11 elétrons de valência e é altamente reativo.Tem 11 elétrons de valência e é altamente reativo.As estruturas indicam ligação dupla, mas o pequeno comprimento As estruturas indicam ligação dupla, mas o pequeno comprimento

de ligação indica ordem maior que dois.de ligação indica ordem maior que dois.Se os átomos não diferenciam-se tanto em eletronegatividade, Se os átomos não diferenciam-se tanto em eletronegatividade,

seus orbitais moleculares serão parecidos com os das seus orbitais moleculares serão parecidos com os das moléculas diatômicas homonucleares.moléculas diatômicas homonucleares.

½ (8-3) = ½ 5 = 5/2 = 2 ½½ (8-3) = ½ 5 = 5/2 = 2 ½Obs:Obs: A ordem de ligação indica mais do que dupla ligação, A ordem de ligação indica mais do que dupla ligação,

mostrando que pode haver falha em relação ao modelo mostrando que pode haver falha em relação ao modelo de de Lewis.Lewis.

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...... ..

.. .

..

–1 +1

Referências bibliográficasReferências bibliográficas

Química a Ciência Central 9Química a Ciência Central 9ª ª ediçãoedição

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