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Prof. Antonio Guerra Instituto de Qumica-UFRJ
LIGAO QUMICA
COVALENTE
Qumica Inorgnica I IQG354
Departamento de Qumica Inorgnica - DQI
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO UFRJ
INSTITUTO DE QUMICA IQ
Prof. Antonio Guerra Instituto de Qumica-UFRJ
MODELOS DE LIGAO QUMICA
Ligao Inica Formao e interao de ons de carga oposta (ctions e nions) Segue a Regra do Octeto
Ligao Metlica Formao de bandas de conduo e transio de eltrons
Ligao Covalente Compartilhamento de eltrons
Repulso dos Pares de Eltrons da Camada de Valncia (RPECV) Determina a geometria molecular
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Prof. Antonio Guerra Instituto de Qumica-UFRJ
MODELOS DE LIGAO QUMICA
Teoria da Ligao de Valncia (TLV) Sobreposio de orbitais atmicos Eltrons localizados entre os tomos ligados Formao de orbitais hbridos
Teoria do Orbital Molecular (TOM) Combinao Linear dos Orbitais Atmicos (CLOA) Formao do Orbital Molecular (OM) Ligante e antiligante
Teoria do Campo Cristalino (TCC) Ligao qumica de Compostos de Coordenao Formada por interaes puramente eletrostticas (inica) Energia de Estabilizao do Campo Cristalino (EECC) Determina a cor dos compostos
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Prof. Antonio Guerra Instituto de Qumica-UFRJ
Teoria do Orbital Molecular (TOM): Explica o comportamento magntico do O2. Explica o composto deficiente de eltrons B2H6. Explica as estruturas e propriedades dos metais e semicondutores. Explica os espectros eletrnicos das molculas. TLV focada na ligao entre pares de tomos. TOM focada na densidade eletrnica da molcula.
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LIMITAES DOS MODELOS DE LIGAO
Limitaes da Regra do Octeto e TLV: Comportamento do O2 Molcula diamagntica pela descrio de Lewis e TLV! Experimentalmente paramagntica.
Comportamento do B2H6 12 eltrons de valncia (23e B e 6 1e H). 14 eltrons de valncia por Lewis!
Prof. Antonio Guerra Instituto de Qumica-UFRJ
Os eltrons ocupam os orbitais moleculares. Acomodam no mximo dois eltrons excluso de Pauli. Apresentam energia definida. Pertencem a toda molcula eltrons de valncia deslocalizados! N orbitais atmicos (OA) forma N orbitais moleculares (OM). Combinao Linear de Orbitais Atmicos (CLOA)
Molcula AB CLOA = cAA + cBB ou = cAA cBB Energia do OM < OAs orbital ligante.
Energia do OM > OAs orbital anti-ligante.
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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)
OM ligante
Maior probabilidade
de encontrar os
eltrons entre os
ncleos.
OM anti-ligante
Menor probabilidade
de encontrar os
eltrons entre os
ncleos.
Prof. Antonio Guerra Instituto de Qumica-UFRJ
Diagrama de nveis de energia dos OM Molculas diatmicas homonucleares cA = cB Distribuio dos eltrons a partir dos nveis de menos energia. Segue o princpio da excluso de Pauli. Segue e regra de Hund.
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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)
OM anti-ligante
(*1s)
Molcula
tomo tomo
En
erg
ia
Interao
destrutiva
Interao
construtiva
OM ligante
(1s)
FONTE: Chang, R. Qumica Geral, Trad. Rebelo, M.J.F.,
et.all., 4ed. So Paulo: McGrawn-Hill, 2006. 778p.
Ligaes sigma interao entre orbitais s.
Prof. Antonio Guerra Instituto de Qumica-UFRJ
Ligaes sigma e pi interao entre orbitais p.
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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)
Atkins, P. e Jones, L., Princpios de Qumica. Questionando a Vida Moderna e o Meio
Ambiente.. 5.ed. Trad. Ricardo B. Alencastro. Porto Alegre: Bookman, 2012. 1026p.
Plano nodal
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Ligaes sigma, pi e delta interao entre orbitais d.
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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)
Miessler, G.L.. e Tarr, D.A., Inorganic Chemistry. 2.ed. New Jersey: Prentice_Hall, 1999. 1026p.
Prof. Antonio Guerra Instituto de Qumica-UFRJ
Interaes nulas orbitais no-ligantes.
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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)
Prof. Antonio Guerra Instituto de Qumica-UFRJ
Ordem de Ligao (OL)
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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)
OL = Ne Ne*
2
n eltrons ligantes n eltrons anti-ligantes
Brown, T.L., LeMay, H.E. e Bursten, B.E., Qumica Cincia Central,
Trad. Horcio Macedo,7ed. Rio de Janeiro: LTC, 1999. 702p.
OL = 1 OL = 0
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Diagramas de energia do 2 perodo homonucleares
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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)
Li2, Be2, B2, C2 e N2
Atkins, P. e Jones, L., Princpios de Qumica. Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente.. 5.ed. Trad. Ricardo B. Alencastro. Porto Alegre: Bookman, 2012. 1026p.
Energia O2 e F2 Energia
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Diagramas de energia do 2 perodo
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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)
Miessler, G.L.. e Tarr, D.A., Inorganic Chemistry. 2.ed. New Jersey: Prentice_Hall, 1999. 1026p.
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Molculas diatmicas heteronucleares cA cB
CLOA = cAA + cBB ou = cAA cBB
Ligao covalente apolar cA = cB
Ligao covalente polar cA cB
tomo mais eletronegativo menor energia, maior carter ligante.
tomo menos eletronegativo maior energia, maior carter anti-ligante.
Ligao inica um dos coeficientes zero (cA ou cB).
Clculos tericos so necessrios para se determinar o diagrama de nveis de energia.
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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)
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Molculas diatmicas heteronucleares cA cB
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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)
Energia
Diagrama geral
Atkins, P. e Jones, L., Princpios de Qumica. Questionando a Vida Moderna e o Meio
Ambiente.. 5.ed. Trad. Ricardo B. Alencastro. Porto Alegre: Bookman, 2012. 1026p.
ligante
antiligante
no-ligante
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Molculas Poliatmicas BeH2
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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)
H H Be
(S + S + S)
(S S S)
(S + p S)
(S p S)
ligante
antiligante
ligante
antiligante
no-ligante
antiligantes
ligantes
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ons Poliatmicos AB3 [ex: BF3, CO3, NO3
]
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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)
ligante
antiligante
no-ligante
3B A
ligante
antiligante
AB3
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Espectroscopia Fotoeletrnica
Tcnica utilizada na determinao da energia dos OM ou da estrutura eletrnica da molcula.
A molcula irradiada por ftons de alta energia, geralmente na regio do UV e raios X.
A energia cintica (Ec) dos eltrons ejetados pode ser medida.
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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)
Ec = Ehv EI
Energia dos ftons incidentes
Energia de ionizao
Espectro do N2
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Diagrama de Correlao Diagrama de Walsh Utilizado na anlise da forma, espectro e reaes de molculas poliatmicas. Baseado na E de cada OM conforme o ngulo de ligao varia de 90 a 180.
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TEORIA DO ORBITAL MOLECULAR (TOM)
XH2
XH2 BeH2 BH2 CH2 NH2 OH2
evalncia 4 5 6 7 8
ngulo 180 131 136 103 105
Configurao
eletrnica 1g
21u2 1a1
22a121b2
1 1a122a1
21b22 1a1
22a121b2
21b11 1a1
22a121b2
21b12
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ORBITAIS MOLECULARES
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Combinao Linear dos Orbitais Atmicos (CLOA)
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ORBITAIS MOLECULARES
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Combinao Linear dos Orbitais Atmicos (CLOA)