Hibridação-Alunos1

Qumica Orgnica I (2 semestre 2011) ]Turma: PMQ 321 Prof. Rodrigo da Silva Ribeiro

EVOLUO DO CONCEITO ATMICO

1858

- Kekul e Couper

Postularam que os tomos se uniriam para a formao de molculas utilizando o que chamaram de VALNCIA. Cada tomo apresentaria um determinado valor de valncia: Carbono valncia 4 Hidrognio e halognios valncia 1 Oxignio valncia 2 Nitrognio valncia 3

1897 - Joseph J. ThompsonDescoberta do eltron Modelo Atmico do pudim de passas

1911 - Lord Ernest RutherfordModelo Atmico das rbitas (sistema solar)

1913

- Niels Bohr

Modelo onde se prope que os eltrons se movimentam em torno de um ncleo, em orbitas fixas e quantizadas.

1916

- G. N. Lewis e Walther Kossel

Modelo eletrnico para as foras que mantm os tomos unidos, as chamadas LIGAES

1930

- Erwin Schrdinger

Teoria Quanto-mecnica - Movimento do eltron

Equao de Onda

2 h V + V = E 82 m

2

Conceito fsico: O valor da energia total a soma da energia potencial com a energia cintica.

TEORIA APLICADA A REALIDADE Observando e analisando a Natureza

Ganha 1 eltron

Ganha 1 eltron

REGRA DO OCTETO

REGRA DO OCTETO Os tomos ligam-se a fim de adquirirem uma configurao mais estvel, geralmente com 8 eltrons na ltima camada.

Os tomos, ao se ligarem, fazem-no por meio dos eltrons da ltima camada, podendo perder, ganhar ou compartilhar os eltrons at atingirem a configurao estvel.CONCEITO DE LIGAO

RELEMBRANDO SOBRE LIGAES

LIGAO INICA

aquela que ocorre por transferncia de eltrons de um tomo para outro. Ocorre entre metais e ametais, que do origem a um on positivo (ction) e um on negativo (nion).

INTERAO ELETROSTTICA

LIGAO METLICA

aquela que explica as propriedades dos metais. Um metal formado por cristais entrecruzados formados por ons positivos. PROPRIEDADES: maleabilidade, ductibilidade, condutividade eltrica e trmica

Eltrons Livres

LIGAO COVALENTE

aquela que ocorre pelo compartilhamento de eltrons. Ocorre entre tomos com pequenas ou nenhuma diferena de eletronegatividade.

COMPARTILHAMENTO

Orbitais Atmicos2 h V + V = E 82 m 2

Qual o significado fsico do ? Define o significado fsico do 2

Probabilidade de encontrar o eltron em uma posio especfica (x, y, z) no espao.

Max Born

Grficos

2

Orbitais Atmicos

uma regio no espao onde existe uma grande probabilidade de encontrar um eltron.

Regras de preenchimento

1. Princpio da edificaoOs orbitais de menor energia sero preenchidos primeiramente.

2. Princpio da excluso de PauliNos orbitais s podero ser colocados dois eltrons de spins emparelhados.

3. Princpio de HundNo caso de orbitais degenerados (p), o preenchimento ser de forma a adicionar um eltron em cada um dos orbitais e s depois poder ocorre a adio de um segundo eltron.

E N E R G I A

Carbono Z=6

Nitrognio Z=7

Nenio Z = 10

Orbitais MolecularesFORMAO DA MOLCULA DE HIDROGNIO

H ( Z = 1 ) 1s

1

He ( Z = 2 ) 1s

2

FORMAO DA MOLCULA DE HIDROGNIOAtrao

Nenhuma Atrao

Repulso

O,74

Forma mais estvel

Princpio da Incerteza de Heisenberg

No possvel saber com preciso a posio e o momento de uma partcula.

Formao da Molcula e do Orbital Molecular na combinao dos orbitais atmicos do hidrognio

FORMAO DA MOLCULA DE HIDROGNIO

Lembrete: dois orbitais atmicos ao se combinarem formaro sempre dois orbitais moleculares, um ligante e o outro antiligante, neste caso o que se encontra representado o orbital molecular (sigma) ligante.

Orbitais Moleculares

Surgem da combinao de Orbitais Atmicos

O nmero de orbitais moleculares gerados so sempre iguais ao nmero de orbitais atmicos que os gerou.

Orbitais AtmicosRepresentao da Funo de Onda (+)

(-)

Funo de Onda MolecularCombinao das Funes de Onda AtmicasA

1s

B

1s

Representao de dois orbitais atmicos (de dois tomos) como funo de onda.

Orbitais MolecularesCombinao das Funes de Onda em fase

A

1s

B

1s

OM

Orbitais moleculares ligantes

Orbitais MolecularesCombinao das Funes de Onda fora de fase*OMA

1s

B

1s

Orbitais moleculares antiligantes

Orbitais Moleculares

*OME N E R G I A

A

OA

1s OM

B

OA

1s

Tipos de Orbitais Moleculares

Orbitais moleculares (sigma)Orbitais moleculares (pi)

Orbitais Moleculares a partir de Orbitais Atmicos sTm formato esfrico. No possuem direcionamento espacial. Entrosamento sempre frontal.

O eixo de entrosamento possui os ncleo atmicos.

Orbitais Moleculares a partir de Orbitais Atmicos pz

x

y

Orbitais Moleculares a partir de Orbitais Atmicos pz

x

y

Entrosamento sempre ter o eixo internuclear.

Orbital Molecular

Orbitais Moleculares a partir de Orbitais Atmicos p

z

z

x

x

y

y


z

z

Entrosamento ocorre atravs do eixo internuclear. Orbital

Molecula


z

z

z

z

Entrosamento no ocorre atravs do eixo internuclear. Orbital Molecular

Formao da Molcula de Nitrognio

Nitrognio (Na)

Nitrognio (Nb)

Formao da Molcula de Nitrognio

N2 : 1sa 1sb

2

2

2sa 2sb

2

2

y

2

x

2

z

2

Formao da Molcula de Cloreto de Berlio (BeCl2)

Berlio (Z = 4 )2

1s 2s2 6

2

2

Cloro (Z = 17 )

1s 2s 2p 3s 3p

2

5



Orbitais Atmicos Hbridos - sp

Hibridao na Natureza


Orbitais Atmicos Hbridos - sp

Estrutura da Molcula de Cloreto de Berlio (BeCl2)

Resumindo a Formao da Molcula de Cloreto de Berlio (BeCl2) Gerada por ligaes do tipo entre os orbitais do berlio e de dois tomos de cloro. Os orbitais atmicos utilizados para formao da molcula foram: orbitais atmicos p do cloro; orbitais atmicos hbridos sp do berlio.

A molcula formada tem forma linear, todos os ncleos dos tomos esto sobre o mesmo eixo. O ngulo de ligao de 180 .

Estrutura Eletrnica do Carbono

E N E R G I A

Estado Fundamental



E N E R G I A

Estado Excitado


Possibilidades de Reorganizao do Estado Excitado?

Estrutura Eletrnica do Carbono 1 Possibilidade

Orbital Atmico Hbrido sp3

Estrutura Eletrnica do Carbono1 Possibilidadez z

y

+x

y

x Orbital Atmico s

Orbital Atmico p

4Orbitais Hbridos sp3

3 2

1

Estrutura Eletrnica do Carbono1 Possibilidade


Estrutura Eletrnica do CarbonoExemplos: 1 Possibilidade

Metano

Estrutura Eletrnica do Carbono Exemplos:1 Possibilidade

Metano

Estrutura Eletrnica do CarbonoExemplos:H CH3CH3 H C H H C H H H H H

1 PossibilidadeH H H

HC

H HC

H H H H H

H H

H

H

Etano


Caractersticas1. Tm geometria tetradrica ( pirmide de base triangular) 2. ngulos de ligao de 109,5 3. Eletronegatividade e energia prximas as dos orbitais p de origem. 4. S possibilitam a formao de ligao do tipo 5. As ligaes permitem rotao livre entre os tomos.


Orbital Atmico Hbrido sp2


Estrutura Eletrnica do Carbonoz z z

y

+x

y

+x

y

x Orbital Atmico s

Orbital Atmico z p

Orbital Atmico p y

2

z

1120 y

3

2 Possibilidade

Estrutura Eletrnica do Carbono2 PossibilidadeH H

z

z

C H

C H

y

Ligaes Sigma do Etileno

Estrutura Eletrnica do Carbonoz zH

H

C H H

y

Ligaes Piz z

do EtilenoH

H

C H H

y

H

CH

H

CH

2 Possibilidade


H C HTodas as Ligaes do Etileno

H CH2 Possibilidade

Estrutura Eletrnica do Carbono Exemplo: Eteno2 Possibilidade


Caractersticas1. Tm geometria plana 2. ngulos de ligao de 120 3. Eletronegatividade e energia prximas as dos orbitais pde origem entretanto menor quando comparada aos orbitais sp . 4. Ocorre formao de trs ligaes do tipo e uma do tipo 3

5. A ligao dupla entre os carbonos no permite rotao livre entre estes tomos (rigidez do sistema).


Orbital Atmico Hbrido sp



Orbital s

Orbital sp

COrbital sp

COrbital sp Orbital sp

Orbital s x

H

H

Ligaes Sigma do Acetileno

Estrutura Eletrnica do Carbono3 Possibilidadey y

H

H

x

y

y

H

H

x

1 Ligao Pi do Acetileno


H

H

x

z

z

H

H

x

z

z

2 Ligao Pi do Acetileno

Estrutura Eletrnica do Carbono 3 Possibilidadey y

H

H

x

z

z

Ligaes Pi do Acetileno

Estrutura Eletrnica do Carbono3 PossibilidadeTodas as ligaes do Acetileno

H

C

C

H


3 PossibilidadeExemplo: Etino ou Acetileno


Caractersticas1. Tm geometria linear 2. ngulos de ligao de 180 3. Eletronegatividade e energia equidistantes dos orbitais p e s de origem entretanto menor quando comparada aos orbitais sp . 4. Ocorre formao de duas ligaes do tipo e duas do tipo . 5. A ligao tripla entre os carbonos no permite rotao livre entre estes tomos (rigidez do sistema).2

Resumo de HibridaoO processo de hibridizao consiste na mistura de orbitais de um nico tomo, gerando novos orbitais atmicos hbridos. A formao de um orbital molecular requer a fuso de orbitais atmicos, originalmente centrados em tomos diferentes. Para que ocorra formao de orbitais hbridos, S podem ser misturados orbitais com energia semelhante. O nmero de orbitais misturados sempre igual ao nmero de hbridos obtidos. Os formatos dos orbitais hbridos so semelhantes, diferindo apenas um do outro, em sua orientao no espao. Os orbitais "s" no tem direo preferencial. Quando estes contribuem na formao de orbitais hbridos, s tem influncia no tamanho do orbital gerado.

Resumo de Hibridao

O tipo particular de hbrido escolhido para discutir a estrutura determinado pela geometria da molcula.

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