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Felipe Oliveira e Silva - 15764Rafael Pereira Botelho - 15783
Professor: ÉlcioItajubá – Minas Gerais
2008
GEOMETRIA MOLECULARE
TEORIAS DE LIGAÇÃO
Ministério da Educação
Universidade Federal de Itajubá
Engenharia de Controle e Automação
Química Geral
INTRODUÇÃO
RESUMO:•Formas espaciais moleculares•Modelo RPENV•Forma espacial molecular e polaridade molecular•Ligação covalente e superposição de orbitais•Orbitais Híbridos•Ligações múltiplas•Orbitais moleculares
Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
OBJETIVOS:•Analisar os tipos de geometria molecular•Entender a natureza das ligações covalentes
Formas espaciais moleculares
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Significado:São determinadas pelos ângulos de
ligação entre núcleos e pelo comprimento entre elas
Formas espaciais moleculares
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
O modelo RPENV
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Significado:Modelo da repulsão do par de elétrons no nível
de valência
•Domínio de elétrons: Consiste em um par de elétrons não ligantes, uma ligação simples ou uma ligação múltipla
•Definição:A melhor disposição de determinado número de domínios de elétrons, é a que minimiza as
repulsões entre eles
O modelo RPENV
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Geometria molecular: É a distribuição dos átomos no espaço
•Arranjo molecular: É a distribuição dos domínios de elétrons ao
redor do átomo central
•Tipos de arranjos moleculares:
O modelo RPENV
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
O modelo RPENV
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Procedimentos para determinação da geometria molecular usando o modelo RPENV:
1. Desenhe a estrutura de Lewis da molécula ou íon e conte o número total de domínios de elétrons ao redor do átomo central
2. Determine o arranjo do número total de domínios de tal forma que as repulsões entre eles seja minimizada
3. Use a distribuição dos átomos ligados para determinar a geometria molecular
O modelo RPENV
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Procedimentos para determinação da geometria molecular usando o modelo RPENV:
1. Desenhe a estrutura de Lewis da molécula ou íon e conte o número total de domínios de elétrons ao redor do átomo central
2. Determine o arranjo o número total de domínios de tal forma que as repulsões entre eles seja minimizada
3. Use a distribuição dos átomos ligados para determinar a geometria molecular
O modelo RPENV
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Procedimentos para determinação da geometria molecular usando o modelo RPENV:
1. Desenhe a estrutura de Lewis da molécula ou íon e conte o número total de domínios de elétrons ao redor do átomo central
2. Determine o arranjo o número total de domínios de tal forma que as repulsões entre eles seja minimizada
3. Use a distribuição dos átomos ligados para determinar a geometria molecular
O modelo RPENV
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Exemplo:
O modelo RPENV
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Efeitos dos elétrons não ligantes e ligações múltiplas nos ângulos de ligação:Os domínios de elétrons
para pares não ligantes exercem forças repulsivas maiores nos domínios de elétrons adjacentes, e portanto tendem a comprimir os ângulos de ligação
O modelo RPENV
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Moléculas com níveis de valência expandidos
•5 domínios de elétrons:
Arranjo mais estável:
Bipiramidal trigonal
•6 domínios de elétrons:
Arranjo mais estável:
Octaedro
O modelo RPENV
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
O modelo RPENV
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
O modelo RPENV
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Formas espaciais de moléculas maiores
Podemos utilizar o modelo RPENV para determinar suas geometrias, bastando para isso, a análise de cada átomo central individualmente
Forma espacial molecular e polaridade molecular
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Polaridade da ligação:Mede quão igualmente os elétrons estão
compartilhados entre os dois átomos da ligaçãoEletronegatividade ≠ Afinidade eletrônica
•Dipolo:É estabelecido ao se separar duas cargas de sinais contrários e de mesma magnitude
µ = Qd
Forma espacial molecular e polaridade molecular
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Polaridade molecular:Mede a densidade eletrônica em uma molécula e é dada com base na soma
vetorial dos dipolosde ligação
Forma espacial molecular e polaridade molecular
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
Ligação covalente e superposição de orbitais
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Teoria da ligação de valência:Na teoria da ligação de valência, o acúmulo
de densidade eletrônica entre dois núcleos pode ser considerado como o que ocorre quando um orbital atômico de valência de um átomo se funde com o do outro átomo. Diz-se então que os orbitais compartilham uma região do espaço, ou superpõem-se. A superposição de orbitais permite que dois elétrons de spins contrários compartilhem um espaço comum entre os núcleos, formando uma ligação covalente
Ligação covalente e superposição de orbitais
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
Ligação covalente e superposição de orbitais
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
Existe sempre uma distância ideal entre os dois núcleos unidos em uma ligação covalente, sendo esta a distância na qual as forças de atração entre cargas diferentes (elétrons e núcleos) estão balanceadas pelas forças repulsivas entre cargas semelhantes (elétron-elétron e núcleo-núcleo)
Ligação covalente e superposição de orbitais
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
Orbitais híbridos
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Definição:São formados pela mistura de dois orbitais atômicos e se diferenciam destes
Exemplo: BeF2
Orbitais híbridos
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
Orbitais híbridos
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
sp² (trigonal plana)
sp³ (tetraédrica)
Orbitais híbridos
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
sp3d (bipiramidal trigonal)
sp³ (tetraédrica)
sp3d2 (octaédrica)
Ligações múltiplas
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Geometria molecular e Teorias de ligação
•Ligações sigma (σ):
Concentram a densidade eletrônica simetricamente ao redor do eixo que une os núcleos
•Ligações pi (π):
Resultam da superposição entre dois orbitais p posicionados perpendicularmente ao eixo internuclear. São mais fracas que as ligações σ.
•Ligações
Simples: σ Dupla: σ π Tripla: σ π π
Ligações múltiplas
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Geometria molecular e Teorias de ligação
Ligações múltiplas
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Geometria molecular e Teorias de ligação
•Ligações π deslocalizadas:
Ocorrem em moléculas com ressonância
Exemplo: benzeno
Ligações múltiplas
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Geometria molecular e Teorias de ligação
Cada Carbono ligante tem um orbital 2p não hibridizado (perpendicular ao eixo). Estes seis orbitais superpõem-se formando um orbital π que fica espalhado, deslocalizado, ou seja, estendido por mais de dois átomos ligados.
Orbitais moleculares
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Geometria molecular e Teorias de ligação
•Teoria do orbital molecular:Nesse modelo os elétrons existem em estados
de energia permitidos chamados de orbitais moleculares (OMs). Esses orbitais podem estar espalhados entre todos os átomos de uma molécula. Como um orbital atômico, um orbital molecular tem energia definida e pode acomodar dois elétrons de spin opostos.
•OM ligante: é por definição o de menor energia e concentra densidade de carga na região entre os núcleos
•OM antiligante: é por definição o de menor energia e exclui os elétrons da região entre os núcleos
Orbitais moleculares
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Geometria molecular e Teorias de ligação
As seguintes regras resumem a formação de OMs e como eles são ocupados pelos elétrons:
•O número de OMs formados é igual ao número de orbitais atômicos combinados
•Os orbitais atômicos se combinam mais efetivamente com outros orbitais atômicos de energias similares
Orbitais moleculares
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•A eficiência com a qual dois orbitais atômicos se combinam é proporcional à superposição entre eles, isto é, à medida que a superposição aumenta, o OM ligante diminui em energia e o OM antiligante aumenta
•Cada OM pode acomodar, no máximo, dois elétrons, com seus spins emparelhados (princípio da exclusão de Pauli)
•Quando os OMs de mesma região são ocupados, um elétron entra em cada orbital (com o mesmo spin) antes de ocorrer o emparelhamento (regra de Hund)
Orbitais moleculares
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
Orbitais moleculares
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Diagrama de níveis de energia:
Orbitais moleculares
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Distribuição eletrônica:
Orbitais moleculares
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Geometria molecular e Teorias de ligação
•Ordem de ligação:
A ordem de ligação é a metade da diferença entre o número de elétrons ligantes e o número de elétrons antiligantes. Uma ordem de ligação igual a 0 representa uma ligação inexistente; igual a 1, ligação simples; igual a dois, ligação dupla; igual a três ligação tripla. Ordens de ligação podem ser números fracionários
Orbitais moleculares
Tópico: 1 2 3 4 5 6 7 Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•Propriedades relacionadas:
•Influência magnética:
Substâncias paramagnéticas: sofrem atração, devida aos seus elétrons desemparelhados
Substâncias diamagnéticos: sofrem repulsão, devido à inexistência de elétrons desemparelhados
•Distâncias de ligação
•Entalpias de ligação
Referências bibliográficas
Felipe Oliveira e Silva / Rafael Pereira Botelho
Geometria molecular e Teorias de ligação
•BROWN, Theodore L.; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E.; BURDGE, Julia R.. Geometria e teorias de ligação. In: Química: A Ciência Central. 9ª Edição. São Paulo: Pearson Prentice Hall, cap.9, p.289- 334