Ministério da Educação Universidade Federal do Paraná · 2015-05-06 · Química I - Ciências Exatas - UFPR Palotina 06/05/2015 12 Conteúdo • O Que se Espera de uma Teoria

Química I - Ciências Exatas - UFPR Palotina 06/05/2015

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Ministério da EducaçãoUniversidade Federal do ParanáSetor Palotina

Prof. Isac G. Rosset

Aula 8

Ligação Covalente

Prof. Isac G. Rosset - UFPR - Palotina 2


2

Isac G. Rosset - UFPR 3

Dilemas morais: o que você faria?


Linus Pauling


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Ligação Covalente


Representações de Lewis

Numa ligação química só intervêm os eletrons de valência, ou seja, os eletrons da camada mais externa do átomo. Para os representar utilizamos as representações de Lewis ou notação de Lewis. Consistem no símbolo do elemento (que representa o núcleo mais as camadas internas, ou cerne do átomo) e um ponto (dot) por cada electrão de valência.


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Exercício: Quantos elétrons de valência tem cada elemento abaixo:


Ligação covalente é uma ligação química caracterizada pelocompartilhamento de um ou mais pares de elétrons entre átomos,causando uma atração mútua entre eles, que mantêm a molécularesultante unida.


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Como funcionam as ligações?

Ene

rgia

pot

enci

al Distância internuclear



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Exercício : Escreva as estruturas de Lewis das moléculas e íonsabaixo:

H2O H2CO3 ClO2-


Ressonância

Qual é a forma correta de representar a molécula de O3?

121 pm148 pm

121 pm148 pm

128 pm 128 pm

Algo entre uma ligação simples e uma duplaSeta que representa ressonância


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RessonânciaÍon Carbonato (CO3

-2)


Aumenta a eletronegatividade

TODAS corretas!


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H

H

H

H

H

H

Benzeno

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

Ressonância


Carga Formal

Chama-se carga formal de um átomo à diferença entre o número de elétronsde valência num átomo isolado e o número de electrões atribuído a esseátomo numa estrutura de Lewis.

+= ligantes -e de totalnº2

1 ligantes não -e de totalnº - valênciade -e de totalnº formal Carga

NCS-

Ânion tiocianato


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Exceções a Regra do OctetoAlguns elementos podem não seguir a regra do octeto

CAMADAS DE VALÊNCIA EXTENDIDA

P4(g) + 6 Cl2(g) → 4 PCl3(l) PCl3(l) + Cl2(g) → PCl5(s)


Exceções a Regra do OctetoAlguns elementos podem não seguir a regra do octeto


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Ligação e Estrutura das Moléculas OrgânicasElétrons e geometria molecular – VSEPR - Repulsão dos pares de elétrons da camada de valência

Os elétrons também ocupam lugar no espaço

No caso do metano, os elétrons envolvidos na ligaçã o se repelem,favorecendo a geometria tetraédrica 21

Ligação e Estrutura das Moléculas OrgânicasElétrons e geometria molecular -VSEPR

linear angular trigonal plana

tetraédrica piramidal bipirâmide trigonal

gangorra forma de T octaédrica

pirâmide quadradaquadrada plana

bipirâmide pentagonalProf. Isac G. Rosset - UFPR 22


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Conteúdo• O Que se Espera de uma Teoria de Ligação• Introdução ao método da Ligação de Valência• Hibridização de Orbitais Atômicos• Ligações Covalentes Múltiplas• Teoria de Orbitais Moleculares• Elétrons Delocalizados: As Ligações na

Molécula de Benzeno.• Ligações em Metais

Orbitais nas ligações

Por Quê São Necessárias Novas Teorias de Ligação?

•A teoria de Lewis apresenta alguns problemas:•Ela não explica a existência de condutores ou semicondutores.•São necessárias abordagens mais sofisticadas:•Hibridização•Orbitais moleculares a partir de orbitais atômicos.


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O Que Se Espera de Uma Teoria de Ligação?

• Aproxima-se os átomos, vindos do infinito.• Os elétrons são atraídos por ambos os núcleos.• Os elétrons se repelem• Os núcleos se repelem

• Constrói-se um gráfico de energia potencial versus distância.

• Energias negativas → forças de atração• Energias positivas → forças de repulsão


Diagrama de Energia Potencial


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Introdução ao Método da Ligação de Valência

• Orbitais atômicos descrevem as ligações covalentes

• A área de interpenetração (overlap) dos orbitais está em fase.

• É um modelo localizado de ligação.

Teoria de Orbitais Moleculares• Os orbitais atômicos estão isolados nos

átomos.• Orbitais moleculares incluem dois ou mais

átomos• Obtidos através de LCAO (CLOA):

• Combinação Linear de Orbitais Atômicos.

Ψ1 = φ1 + φ2 Ψ2 = φ1 - φ2


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Combinação de Orbitais Atômicos

Adição

Subtração

Orbitais moleculares ligantes e antiligantes

Orbitais Moleculares do Hidrogênio

Orbitais 1s deDois átomos de hidrogênioseparados

Orbitais moleculares

da molécula de H2

Ligante

Antiligante

PlanoNodal

Densidade de carga eletrônica (probabilidade) ao longo de uma linha ligando os dois átomos

Diagrama de níveis de energia


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Ideias Básicas a Respeito de OMs• Número de OAs= número de OMs.• Há sempre a formação de OMs ligantes E

antiligantes a partir do OAs.• Os elétrons ocupam primeiro o OM de mais

baixa energia.• O princípio da exclusão de Pauli se aplica:

• O número máximo de elétrons por OM é dois.

• A regra de Hund se aplica:• Oms degenerados são preenchidos antes do

emparelhamento.

Ligações sigma (σ) e pi (π)

As ligações sigma ( σ) ocorrem pela interpenetração de orbitais atômicos no eixo da ligação.

Orbitais s-s

Molécula de H2

Orbitais s-p

Molécula de HF


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Ligações sigma (σ) e pi (π).

Orbitais p-p

Molécula de O2

Ligações sigma (σ) e pi (π).

Os orbitais px e py estão perpendiculares ao eixo internuclear e asobreposição ocorre lado a lado formando uma ligação do tipo pi (π).

Ligação dupla Ligação tripla


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Ordem de Ligação

• Espécies estáveis possuem mais elétrons em orbitais ligantes do que em orbitais antiligantes

- -No. e em OMs Ligantes - No. e em OMs AntiligantesOrdem de Ligação=

2

Orbitais Moleculares do Segundo Período


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Combinações de Orbitais p

(ligante)

(ligante)

(ligante)

(antiligante)

(antiligante)

(antiligante)

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