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Teoria da Ligação Química Click to edit Master title style Moléculas poliatómicas Considere-se a molécula H2O • • • • • Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level As ligações nesta molécula seriam explicadas com base na coalescência de duas orbitais p do átomo de oxigénio com orbitais 1s dos átomos de hidrogénio. O que está errado nesta descrição? De facto, o ângulo que se obtém entre as duas ligações σ é de 90 ºC enquanto o valor experimental é 104 º O mesmo problema ocorre para o caso do NH3. Dado que as ligações são feitas com as orbitais p do N, o ângulo entre elas é de 90º, enquanto que o valor experimental é de 107º. 14 14 Teoria da Ligação Química Click to edit Master title style Considere-se o átomo de carbono. No estado fundamental a configuração é 1s2 2s2 2px1 2py1 Com esta configuração seria de esperar que a molécula mais simples formada por C e H fosse CH2... • Click to edit Master text styles • Second level Já é possível explicar a ligação química na molécula CH ? • Third level • Fourth level • Fifth level Para o carbono ser tetravalente é necessário “promover” um 2pz (implica dispêndio de energia). electrão da orbital 2s para a orbital 4 (ângulo exp. de 109º 28’) Para explicar a formação de ligações químicas cujos ângulos não são os previstos pelo uso de orbitais atómicas puras, a TEV usa o conceito de hibridação. A hibridação consiste na mistura ou combinação linear de um certo numero de orbitais atómicas “puras” de modo a obter um número igual de orbitais híbridas com propriedades direccionais diferentes das de cada uma das orbitais “puras” usadas na combinações. 15 15 Teoria da Ligação Química Click to edit Master title style A orbital híbrida mais simples do ponto de vista matemático é a orbital sp: ψsp= aψs + bψp • • • € • € • Click to edit Master text styles 1 Second ψ = ψ ) (ψ +level 2 1 Third ψ = level (ψ − ψ ) 2 Fourth level Fifth level Aplicando a condição de normação, as duas orbitais sp vêm: sp1 s px sp 2 s px Estas orbitais apresentam uma geometria linear 16 16 Teoria da Ligação Química Click to edit Master title style Existem outras possibilidades de combinar as orbitais “puras” s e p: • • • • • Click to edit Master text styles 1 2 ψ = ψ + ψ 3 3 Second level 1 1 1 ψ = ψ − ψ + ψ 3 6 2 € Third level 1 1 1 ψ = ψ − ψ − ψ 3 6 2 Fourth level € Fifth level € Hibridação sp2: Geometria trigonal plana 1 s px 2 s px py 3 s px py 17 17 Teoria da Ligação Química Click to edit Master title style Hibridação sp3: Geometria tetraédrica 1 (ψ s − ψ px − ψ py − ψ pz ) 2 1 ψ 2 = (ψ s − ψ p x + ψ p y + ψ p z ) 2 ψ1 = • • • • • Click to edit Master text styles 1 € ψ = (ψ + ψ − ψ + ψ ) Second level 2 € 1 ψ = (ψ + ψ + ψ − ψ ) Third level 2 € Fourth level € Fifth level 3 s px py pz 4 s px py pz São possíveis também hibridações com orbitais d: Número de orbitais atómicas 2 3 4 5 6 Tipo de hibridação sp sp2 sp3 dsp3 d2sp3 Número de orbitais híbridas 2 3 4 5 6 geometria linear Trigonal plana Tetraédrica Bipirâmide trigonal Octaédrica 18 18 Teoria da Ligação Química Click to edit Master title style Descrever a ligação química na molécula CH4 é agora mais simples: • • • • • Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level Um tratamento semelhante pode ser feito para as moléculas H2O e NH3 tendo em atenção que os coeficientes a usar nas combinações lineares devem ter em conta o ângulo entre as ligações, ou seja, as orbitais híbridas obtidas devem devem estar de acordo com a geometria observada experimentalmente. A percentagem de carácter s e p pode variar de acordo com o ângulo das ligações : CH4 Orbitais que fazem a ligação Orbitais não ligantes 25% s, 75% p NH3 23% s, 77% p 31% s, 69% p 19 Chemical Structure and Bonding, R. L. DeKock, H. B.19 Gray, University Science Books, Sausalito, California,1989. Teoria da Ligação Química Click to edit Master title style Ligações multiplas Considere-se a molécula de eteno: • • • • • H H Click to edit Master text styles C C H H Second level Third level Fourth level Fifth level A estrutura de Lewis prevê a existência de uma ligação dupla entre os dois átomos de carbono: Neste composto, as ligações à volta do átomo de carbono estão dispostas numa geometria trigonal plana, pelo que a hibridação das orbitais a considerar será sp2. Forma-se uma ligação π pela coalescência lateral das duas orbitais p que não participam na hibridação. 20 20 Teoria da Ligação Química Click to edit Master title style No caso do etino a estrutura de Lewis é • • • • • H C C H Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level Como a disposição das ligações é linear deve ser considerada a hibridação sp. As orbitais p que não participam na hibridação formam duas ligações π. 21 21 Teoria da Ligação Química Click to edit Master title style Outras moléculas BeCl2 • • • • • ~750 ºC Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level <750 ºC Ligação covalente dativa ou ligação coordenada 22 22 Teoria da Ligação Química Click to edit Master title style Cloreto de Berílio sólido • Click to edit Master text styles • Second level • Third level • Fourth level BH • Fifth level 3 (hipotética) 23 23 Teoria da Ligação Química Click to edit Master title style B2H6 • • • • • Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 24 24 Teoria da Ligação Química Click to edit Master title style BX3 • • • • • Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 25 25 Teoria da Ligação Química Click to edit Master title style Benzeno • • • • • Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 26 26 Teoria da Ligação Química Click to edit Master title style • • • • • Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 27 27
