LIGAO COVALENTE: PRINCPIOS/ESTRUTURAS DE LEWIS

LIGAO QUMICA

Principais Tipos de Ligao Qumica

Inica Covalente Metlica

Gilbert N. Lewis

LIGAO COVALENTE:

Compartilhamento de eltrons entre dois tomos

ESTRUTURAS DE LEWIS

Representao dos eltrons de valncia por pontos

Cloro (Z= 17):

Cl: 1s22s22p63s23p5

Cl

REPRESENTAO PARA ONS

Cl- Cl + 1 eltron:

Cl: 1s22s22p63s23p6 Cl-

Na (Z= 11)

Na: 1s22s22p63s1

Na+: 1s22s22p63s0

Na

Na+

REGRA DO OCTETO

tomos perdem, ganham ou compartilham eltrons de

forma que tenham oito eltrons em sua camada de valncia.

Configurao eletrnica de gs nobre:

Ne: 1s22s22p6

Ar: 1s22s22p63s23p6

Vlido especialmente para: C, N, O, halognios, metais alcalinos/alcalino terrosos.

Existem muitas excees!!!!!!!!!!!

Regra do Octeto e Representaes Moleculares

Exemplos: H2, HF, F2, NH3, O2, N2

REGRAS PARA A ELABORAO DE ESTRUTURAS DE LEWIS

Kotz: Captulo. 9; Brown : Captulo 8

1. tomo Central:- Geralmente o tomo de menor afinidade eletrnica.

- Frequentemente temos como tomo central C, N, P, S.

- Halognios so normalmente tomos terminais, porm nos oxicidosso os tomos centrais, pex: HClO4.

- Hidrognio sempre tomo terminal.

Exemplo:

CH2O, tomo central C

CH2O: formaldedo

2. Determinao do Nmero Total de Eltrons de Valncia:

- Exemplo CH2O:

C: 1s22s22p2 = 4 eltrons

H: 1s1 = 2x1= 2 eltrons

O: 1s22s22p4= 6 eltrons

Total: 12 eltrons (6 pares de eltrons)

- nions: adiciona-se ao nmero total de eltrons obtidos pela configurao eletrnica a carga formal do nion.

- Ctions: subtrai-se do nmero total de eltrons obtidos pela configurao eletrnica a carga formal do ction.

3. Formao de Ligaes Simples:

- Unir o tomo central aos perifricos.

- Para cada ligao simples utilizado um par de eltrons.

Exemplo CH2O:

C

H

H

O

Trs ligaes simples 3 pares de eltrons.

6-3= 3 pares de eltrons remanescentes

4. Distribuio dos pares de eltrons remanescentes:

- Os pares de eltrons remanescentes so distribudos nos tomos perifricos (exceto H) de tal forma que o nmero total seja de oito eltrons (4 pares totais)

Exemplo: CH2O trs pares remanescentes

C

H

H

O

PARES ISOLADOS DE ELTRONS (Lone Pairs)

5. Completar o Octeto do tomo Central:- Caso o tomo central no tiver completado o octeto, mover os pares de eltrons isolados para formar ligaes duplas/triplas.

Exemplo: CH2O

Carbono apresenta apenas trs pares de eltrons. O quarto par fornecido pelo oxignio.

C

H

H

OC

H

H

O C

H

H

O

A B C

Exemplos:

NH3

OCl-

NO2+

C2H2

ClO4-

HNO3

Excees Regra do Octeto

A) Substncias com nmero mpar de eltrons:

Ex: NO

N O..

...

..N O..

. ..

..

Meio Ambiente SMOG FOTOQUMICO

NO2 + h NO + O

(Etapa Fotoqumica)

2 NO + O2 NO2 (Reao com o ar)

O2 + N2 2 NO (Motores Combusto)

O2 + O O3

(Formao de Oznio)

Excees Regra do Octeto

B) Compostos com tomos contendo menos que oito eltrons:

B FF

FBF3

C) Compostos com tomos contendo mais que oito eltrons (geralmente para os elementos do 3 perodo ou perodos superiores)

P

F

F

F

F

F

F

-

PF6-

C) Compostos com tomos contendo mais que oito eltrons (pares de eltrons livres, PEL) (alguns inter-halognios) :

Ex: [ClF4]-

C) Compostos com tomos contendo mais que oito eltrons (PEL) (compostos de alguns gases nobres) :

Ex: XeF4

ESTRUTURAS DE LEWIS E RESSONNCIA

Oznio:

O O O

O OOO O O

O O O

O O

O O132 pm

121 pm

127 pm

O OO Obs: A estrutura do O3 no linear como aqui representada. Fig. apenas p/ ilustrar tamanho das ligaes.

Ex: HNO3 / CO32-

CARGA FORMAL DOS TOMOS NAS MOLCULAS

Definio:

A carga de um tomo em uma molcula ou on

calculada assumindo um igual compartilhamento

dos eltrons de ligao.

CARGA FORMAL DOS TOMOS NAS MOLCULAS

CF= Carga Formal

EV= Nmero de eltrons de valncia

EPI= Nmero total de eltrons contidos nos pares isolados

EPL= Nmero total de eltrons contidos nos pares de ligao

CF= EV [EPI + (EPL)]

CARGAS FORMAIS E ATRIBUIO DA ESTRUTURA DE LEWIS CORRETA

Regras de Pauling:Regras de Pauling:Regras de Pauling:Regras de Pauling: Em uma estrutura de Lewis a soma das cargas formais deve Em uma estrutura de Lewis a soma das cargas formais deve Em uma estrutura de Lewis a soma das cargas formais deve Em uma estrutura de Lewis a soma das cargas formais deve ser igual a zero para uma molser igual a zero para uma molser igual a zero para uma molser igual a zero para uma molcula neutra e igual a carga de um cula neutra e igual a carga de um cula neutra e igual a carga de um cula neutra e igual a carga de um on.on.on.on. As cargas formais em uma estrutura devem ser as menores As cargas formais em uma estrutura devem ser as menores As cargas formais em uma estrutura devem ser as menores As cargas formais em uma estrutura devem ser as menores posspossposspossveis.veis.veis.veis. Em uma determinada estrutura de Lewis as cargas formais Em uma determinada estrutura de Lewis as cargas formais Em uma determinada estrutura de Lewis as cargas formais Em uma determinada estrutura de Lewis as cargas formais negativas esto localizadas preferencialmente nos negativas esto localizadas preferencialmente nos negativas esto localizadas preferencialmente nos negativas esto localizadas preferencialmente nos tomos mais tomos mais tomos mais tomos mais eletronegativos e as cargas formais positivas nos eletronegativos e as cargas formais positivas nos eletronegativos e as cargas formais positivas nos eletronegativos e as cargas formais positivas nos tomos menos tomos menos tomos menos tomos menos eletronegativos.eletronegativos.eletronegativos.eletronegativos. Estruturas em que cargas formais de mesmo sinal aparecem Estruturas em que cargas formais de mesmo sinal aparecem Estruturas em que cargas formais de mesmo sinal aparecem Estruturas em que cargas formais de mesmo sinal aparecem em em em em tomos adjacentes so improvtomos adjacentes so improvtomos adjacentes so improvtomos adjacentes so improvveis.veis.veis.veis.Ex: NOEx: NOEx: NOEx: NO2222++++

Exemplos:

CO2

OH-

NO3-

NH4+

CO32-

Cargas Formais e Estruturas de Ressonncia/Regras de Pauling

Estruturas de Lewis

Geometria Molecular

Teoria VSEPR (VESPER)

VSPER: Valence Shell Electron Pair Repulsion

RPEV: Repulso dos Pares de Eltrons de Valncia

Geometria: Definida pela repulso dos pares de eltrons.

Molculas assumem a geometria que minimiza as repulses dos pares de

eltrons.

Geometria de Grupo Eletrnica Nmero Estrico

Exemplos: BeF2/BF3/CF4

Geometria de Grupo Eletrnica

X

Geometria Molecular

= Par compartilhado (PL)

= Par isolado (PI)

Repulso Crescente

EOS

tomo Central: A

tomos Terminais: X

Pares Isolados: E

NOTAO VSEPR:

N Estrico

Geometria Bsica

(Geometria de Grupo Eletrnica)

0 par isolado

1 par isolado 2 pares isolados

3 pares isolados

2

linear

3

trigonal planar

angular

N Estrico

Geometria Bsica

(Geometria de Grupo

Eletrnica) 0 par isolado

1 par isolado 2 pares isolados

3 pares isolados

4

tetradrico

pirmide trigonal

angular

N Estrico

Geometria Bsica

(Geometria de Grupo

Eletrnica) 0 par isolado

1 par isolado 2 pares isolados

3 pares isolados

5

bipirmide trigonal

gangorra

forma T

linear

N Estrico

Geometria Bsica

(Geometria de Grupo

Eletrnica) 0 par isolado

1 par isolado 2 pares isolados

3 pares isolados

6

octadrico

pirmide tetragonal

quadrado planar

N Estrico

Geometria Bsica

(Geometria de Grupo

Eletrnica) 0 par isolado

1 par isolado 2 pares isolados

3 pares isolados

7

bipirmide pentagonal

pirmide pentagonal

Determinao da Geometria Correta em Sistemas com Pares Isolados

Os pares de eltrons isolados (PI) devem sempre ser colocados de forma seja gerada a menor repulso (maior ngulo):

a) contar as repulses resultantes 90 dos PI

b) se ocorre um par de eltrons isolado a estrutura com menor interaes 90 PI PL a preferida.

c) se ocorrem dois ou mais pares isolados a estrutura com menor interaes 90 PI PI e PI-PL a preferida.

Exemplos: SF4 e ClF3

:

:

:

= S

= F

= PI

A B

90 PI PL (3) 90 PI PL (2)

:: :

: :

:

90 PI PI (0)

90 PI PL (6)

A B C

90 PI PI (1)

90 PI PL (3)

90 PI PI (0)

90 PI PL (4)

:

= Cl

= F

= PI

Molculas com duplas/triplas ligaes:

Ligaes Mltiplas entre dois tomos so considerados como apenas um grupo de eltrons.

Ex: CO2

Eletronegatividade e Polaridade das Ligaes

Eletronegatividade (): medida da capacidade que um tomo tem de atrair para s eltrons em uma ligao qumica.

Linus Pauling

Z EIZ AEZ

EI= Energia de Ionizao

AE= Afinidade Eletrnica

Escala de Pauling: 0,7 - 4,0

Cs=0,7

F= 4,0

Polaridade da Ligao Qumica:

Para uma ligao X-Z:

= = = = X - Z

H-Cl: = 3,0 2,1= 0,9

Cl-Cl: = 3,0 3,0= 0

H= 2,1 e Cl= 3,0

H-ClCl-Cl

H

Cl

Densidades Eletrnicas

Momentos de Dipolo nas Ligaes Qumicas

++++

H-Cl

++++

Momento de Dipolo ():

= x d

= = = = frao de carga

d= comprimento de ligao

d

Alinhamento de Molculas Dipolares em um Campo Eltrico

Polaridade nas Molculas:

Polaridade nas Ligaes Qumicas

Geometria Molecular

Ex: CO2 e H2O

H= 2,1

C= 2,5

O= 3,5

Linear

= zero

Angular

= 1,85 D

Cargas Formais e Polaridade: BF3

Ordem de Ligao

Ordem de Ligao (OL)= Nmero de pares de eltrons de ligao entre dois tomos uma molcula.

C

H

HH

H

OL=1

C OO

OL=2

N N

OL=3

C HH

OOL=2

OL=1

O OO OO O

Ordem de Ligao em Molculas com Estruturas de Ressonncia

OL=2OL=1

OL= (OL=1) + (OL=2)/2 = 3/2

C OO

O 2-OL=2

OL=1

OL= (OL1+ OL1 + OL2)/3 = 4/3

Conseqncias da Ordem de Ligao

Comprimento de Ligao

Energias de Ligao