Limitações da Teoria de Lewis e RPENV
• A teoria de Lewis e a teoria da Repulsão do Par de Elétrons no
Nível de Valência (RPENV) explica as ligações químicas como um
par de elétrons ligantes localizados entre dois átomos (elétrons
localizados. No entanto, sabemos a partir do princípio de
incerteza que a posição de um elétron em um átomo não pode
ser descrito de forma precisa, somente em termos de
probabilidade.
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Limitações da Teoria de Lewis e RPENV
•A teoria de Lewis fornece uma boa aproximação para os ângulos
de ligação das moléculas, mas não possibilita o cálculo real.
• Ela também não consegue representar adequadamente uma
estrutura de ressonância.
•Não justifica plenamente a expansão da camada de valência.
•A estrutura de Lewis não prevê o comportamento magnético de
moléculas.
Teoria da Ligação de Valência
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Teoria da Ligação de Valência
• O estudo das ligações químicas teve que recorrer à mecânica
quântica para compreender a formação da ligação química e a
geometria molecular;
• Linus Pauling, J.C. Slater, Heitler e F. London, no fim dos anos 20,
aplicaram os princípios da mecânica quântica para estabelecer
que a ligação química é uma combinação de dois orbitais
atômicos com energias semelhantes;
• O tipo de interação depende de quais orbitais se alinham ao
longo do eixo, entre os núcleos, ou fora dos eixos, gerando os
orbitais moleculares.
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Teoria da Ligação de Valência
Ligação σ = orbitais moleculares
alinhados sobre o eixo internuclear.
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Teoria da Ligação de Valência
Na ligação π não há densidade eletrônica sobre o eixo internuclear.
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Teoria da Ligação de Valência
Orbitais híbridos
• Os orbitais atômicos podem se misturar ou se hibridizar para adotarem uma
geometria adequada para a ligação.
• A hibridização é determinada pelo arranjo dos orbitais atômicos do mesmo
átomo que se combinam para formar ligações covalentes.
Sabe-se experimentalmente que o C
tem quatro elétrons desemparelhados.
No entanto, a distribuição eletrônica ao
lado mostra um par de elétrons
emparelhados.
Como justificar????
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Teoria da Ligação de Valência
Orbitais híbridos
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Teoria da Ligação de Valência
Principais conceitos
1. Os elétrons de valência em um átomo residem em
orbitais atômicos quânticos ou orbitais híbridos;
2. Uma ligação química resulta quando estes orbitais
atômicos sobrepõem-se e há um total de dois elétrons no
novo orbital molecular;
3. Os elétrons devem emparelhar seus spins;
4. A geometria da molécula é determinada pela geometria
resultante da sobreposição dos orbitais.
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Teoria da Ligação de Valência
Orbitais híbridos: sp3
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Teoria da Ligação de Valência
Geometria orbital sp3
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Teoria da Ligação de Valência
Geometria orbital sp3
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Exemplo: Qual a hibridização na molécula de amônia?
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Teoria da Ligação de Valência
Orbitais híbridos: sp2
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Teoria da Ligação de Valência
Geometria orbital híbrido sp2
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Teoria da Ligação de Valência
Geometria orbital híbrido sp2
Exemplo: Etileno, C2H4 – demonstracão da ligação sigma
Ligação sigma
http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=xKivZNY5RNw&NR=1 16
Teoria da Ligação de Valência
Geometria orbital híbrido sp2
O etileno ou eteno, C2H4, tem:
•
uma ligação σ e uma ligação π;
•
ambos os átomos de C estão hibridizados sp2;
•
ambos os átomos de C possuem arranjos e geometrias moleculares trigonais
planos.
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Teoria da Ligação de Valência
Geometria orbital híbrido sp2
Exemplo: Etileno, C2H4
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Curiosidade
• O eteno é produzido naturalmente pelas frutas
durante o processo de amadurecimento.
• O gás eteno estimula o metabolismo das
plantas.
• O amadurecimento das frutas pode ser
prolongado se armazenadas em ambientes
ventilados ou idealmente despressurizados,
removendo todo o eteno gerado pelas frutas.
• Antes de comercializar as frutas, injeta-se eteno
no ambiente de armazenamento, acelerando seu
amadurecimento visando a comercialização.
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Exemplo: Faça a estrutura de Lewis do ácido acético e identifique a hibridização
dos átomos de carbono.
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Teoria da Ligação de Valência
Geometria orbital híbrido sp2
Ligações π deslocalizadas
Benzeno (C6H6)
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Teoria da Ligação de Valência
Geometria orbital híbrido sp2
Ligações π deslocalizadas
•
•
•
No benzeno (C com hibridização sp2) há duas opções para as três ligações π:
•
localizadas entre os átomos de C ou
•
deslocalizadas acima de todo o anel (neste caso, os elétrons π são compartilhados
por todos os seis átomos de C).
Experimentalmente, todas as ligações C-C têm o mesmo comprimento no benzeno.
Conseqüentemente, todas as ligações C-C são do mesmo tipo (lembre-se de que as
ligações simples são mais longas do que as ligações duplas).
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Teoria da Ligação de Valência
Geometria orbital híbrido sp2
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Teoria da Ligação de Valência
Orbital híbrido sp
http://www.youtube.com/watch?v=5fM6ZXijQaY
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Teoria da Ligação de Valência
Orbital híbrido sp
Orbitais p
vazios
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Teoria da Ligação de Valência
Orbital híbrido sp
Exemplo:
Considere o acetileno ou etino, C2H2
•
o arranjo de cada C é linear;
•
conseqüentemente, os átomos de C são hibridizados sp;
•
os orbitais híbridos sp formam as ligações σ C-C e C-H;
•
há dois orbitais p não-hibridizadas;
•
ambos os orbitais p não-hibridizados formam as duas ligações π;
•
uma ligação π está acima e abaixo do plano dos núcleos;
•
uma ligação π está à frente e atrás do plano dos núcleos.
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Teoria da Ligação de Valência
Orbital híbrido sp
Acetileno
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Teoria da Ligação de Valência
Geometria do orbital híbrido sp
Acetileno
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Teoria da Ligação de Valência
Geometria do orbital híbrido sp3d
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Teoria da Ligação de Valência
Geometria do orbital híbrido sp3d
Exemplo: PCl5
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Teoria da Ligação de Valência
Geometria do orbital híbrido sp3d2
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Teoria da Ligação de Valência
Geometria do orbital híbrido sp3d2
Exemplo: SF6
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Tabela: Distribuição geométrica características dos conjuntos de orbitais híbridos
Conjunto de
orbitais atômicos
Conjunto de
orbitais
híbridos
Geometria do arranjo
de elétrons
Exemplos
s, p
sp
Linear, 180o
BeF2
s, p, p
sp2
Trigonal planar, 120o
BF3, SO3
s, p, p, p
sp3
Tetraédrica, 109,5o
CH4, NH3, H2O
s, p, p, p, d
sp3d
Bipiramidal trigonal,
120o e 90o.
PF5, BrF3
s, p, p, p, d, d
sp3d2
Octaédrica, 90o
SF6, XeF4
http://www.youtube.com/watch?v=Ml-kdheJHDM&NR=1&feature=endscreen
http://vimeo.com/1541858
Aula do Linus Pauling: http://www.youtube.com/watch?v=7tevU4Cu4XE
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