Download - Teoria da ligação de valência
Geometria de BaseGeometria de BaseNúmero de Número de pares de pares de electrõeselectrões
FormaForma Geometria Geometria MolecularMolecular
ExemploExemplo
22 LinearLinear BeClBeCl22, HgCl, HgCl22
33 Triangular Triangular planarplanar
BClBCl33
44 TetraédricaTetraédrica CHCH44, NH, NH44++
55 Bipiramidal Bipiramidal trigonaltrigonal
PClPCl55
66 OctaédricaOctaédrica SFSF66
Formas moleculares com 4 pares de Formas moleculares com 4 pares de electrões em volta do átomo centralelectrões em volta do átomo central
Pares electrões Pares electrões em ligaçõesem ligações
Pares electrões Pares electrões não ligantesnão ligantes
EstruturaEstrutura GeometriaGeometria
44 00 Tetraédrica; Tetraédrica; todos os ângulos todos os ângulos
109.5º109.5º
33 11 Piramidal Piramidal trigonal (Ex: trigonal (Ex:
NHNH33))
22 22 Ângular (Ex: Ângular (Ex: HH22O)O)
Falha na Falha na teoria da ligação de Lewisteoria da ligação de Lewis:: descreve a ligação química descreve a ligação química
como o emparelhamento de dois electrões não justificando as como o emparelhamento de dois electrões não justificando as
diferenças nos comprimentos de ligação e nas energias de diferenças nos comprimentos de ligação e nas energias de
dissociação; ex: H-H, 74 pm, 436,4 KJ/mol; F-F, 142 pm, 142 dissociação; ex: H-H, 74 pm, 436,4 KJ/mol; F-F, 142 pm, 142
KJ/molKJ/mol
Existem 2 teorias semelhantes, baseadas naExistem 2 teorias semelhantes, baseadas na Mecânica Mecânica
QuânticaQuântica,, que servem para descrever a formação de ligações que servem para descrever a formação de ligações
covalentes e a estrutura electrónica das moléculas:covalentes e a estrutura electrónica das moléculas:
Teoria do Enlace da Valência:Teoria do Enlace da Valência: postula que os electrões numa postula que os electrões numa
molécula ocupam orbitais atómicas dos átomos individuais molécula ocupam orbitais atómicas dos átomos individuais
formando-se a ligação quando estas se sobrepõem;formando-se a ligação quando estas se sobrepõem;
Teoria das Orbitais Moleculares:Teoria das Orbitais Moleculares: pressupõe a formação de pressupõe a formação de
orbitais moleculares a partir das orbitais atómicas.orbitais moleculares a partir das orbitais atómicas.
Mecânica quântica e ligação covalente
TEORIA DA LIGAÇÃO de VALÊNCIA—Linus
Pauling
• Electrões de valência estão localizados entre
os átomos (ou são pares isolados).
• Orbitais atómicas semipreenchidas
sobrepõem-se para formar ligações.
Teorias da Ligação (TLV)
O modelo da RPECV baseado nas estruturas de Lewis não permite explicar a formação de ligações químicas!
Não explica porque a ligação F-F é mais fraca que a ligação H-H, apesar da partilha de um par de electrões.
Segundo a TLV a formação da ligação covalenteH-H resulta da sobreposição espacial (ou coalescência) de duas orbitais 1s dos átomos.
Teoria da Ligação de Valência
Teoria do Enlace da ValênciaTeoria do Enlace da Valência
Formação da molécula de hidrogénio: A ligação covalente na
molécula de H2 (H-H) forma-se devido à sobreposição espacial (ou
seja coalescência) de duas orbitais 1s dos átomos de H.
Formação da molécula de flúor (FFormação da molécula de flúor (F22))
F
2p
F
+
F-F
Teoria do Enlace da Teoria do Enlace da ValênciaValência
+ + +
COALESCÊNCIA
1s
H F
2p
H-F
Formação da molécula de ácido fluorídrico
FORMAÇÃO DE MOLÉCULASFORMAÇÃO DE MOLÉCULASFORMAÇÃO DE CHFORMAÇÃO DE CH44
66 C- 1s C- 1s22 2s 2s2 2 2p2p22
11 H- 1s H- 1s11
As orbitais usadas pelos átomos em As orbitais usadas pelos átomos em moléculas para formar ligações não são moléculas para formar ligações não são necessariamente as mesmas que as necessariamente as mesmas que as orbitais dos átomos livres.orbitais dos átomos livres.
FORMAÇÃO DE MOLÉCULASFORMAÇÃO DE MOLÉCULAS
FORMAÇÃO DE CHFORMAÇÃO DE CH44
66 C- C- 1s1s22 2s 2s2 2 2p2p22 as orbitais de valência as orbitais de valência são :são :
Seria de esperar que o átomo de carbono Seria de esperar que o átomo de carbono formasse apenas duas ligações simples formasse apenas duas ligações simples com os átomos de hidrogénio. No com os átomos de hidrogénio. No entanto , a molécula de CHentanto , a molécula de CH22 não é estável. não é estável.
FORMAÇÃO DE MOLÉCULASFORMAÇÃO DE MOLÉCULAS
FORMAÇÃO DE CHFORMAÇÃO DE CH44
66 C- C- 1s1s22 2s 2s2 2 2p2p22 as orbitais de as orbitais de valência são :valência são :
Para interpretar estas ligações a teoria do Para interpretar estas ligações a teoria do enlace de valência utiliza o conceito de enlace de valência utiliza o conceito de hibridação. hibridação. A A hibridaçãohibridação é um processo de é um processo de mistura das orbitais atómicas num mistura das orbitais atómicas num átomo átomo (em geral o central), de modo a gerar (em geral o central), de modo a gerar um novo conjunto de orbitais – chamadas um novo conjunto de orbitais – chamadas orbitais híbridasorbitais híbridas..
FORMAÇÃO DE MOLÉCULASFORMAÇÃO DE MOLÉCULAS
FORMAÇÃO DE CHFORMAÇÃO DE CH44
2p
estado fundamental
estado excitado
estado híbrido
2s
sp34 ligações C-H
6 C
Hibridação — coalescência de duas ou mais orbitais atómicas para formar um novo conjunto de orbitais híbridas.
1. Coalescência de, pelo menos, 2 orbitais atómicas não equivalentes (por ex., s e p). As orbitais híbridas têm uma forma diferente das orbitais atómicas originais.
2. Número de orbitais híbridas é igual ao número de orbitais atómicas puras que participam no processo de hibridação.
3. As ligações covalentes são formadas por:
a. Sobreposição de orbitais híbridas com orbitais atómicas;b. Sobreposição de orbitais híbridas com outras orbitais híbridas.
Hibridação de orbitais atómicas: são uma Hibridação de orbitais atómicas: são uma mistura de orbitaismistura de orbitais
(1) Hibridação sp(1) Hibridação sp3 3 no átomo de carbonono átomo de carbono; Ex: CH; Ex: CH4, 4, NHNH33
2s 2p
2s 2p
2sp3
Formam-se orbitais híbridas sp3 (no caso acima no átomo de carbono) a
partir de orbitais s e p para descrever a formação de ligações químicas,
quando o modelo RPECV prever o arranjo tetraédrico dos pares de
electrões.
Ligação no CH4
Como justificar 4 ligações C—H sigma com um ângulo de 109º?
Temos de usar 4 orbitais atómicas— s, px, py, e pz —para formar 4 orbitais híbridas.
Hibridação em moléculas com ligações duplas e tripla
C CH
H
H
H Geometria plana
Ex: C2H4 (etileno)
Podemos justificar a geometria e as ligações no etileno se admitirmos que cada
átomo de carbono tem uma hibridação sp2.
Da coalescência lateral das duas orbitais 2pz dos dois átomos de carbono, forma-se a ligação
C2H4 tem uma ligação dupla C=C em que as duas ligações covalentes são diferentes: uma ligação
sigma () e a outra é uma ligação pi ().
Ligação sigma (): forma-se quando as moléculas coalescem de topo para formar uma ligação
covalente, a nuvem electrónica resultante está concentrada entre os núcleos dos átomos
envolvidos na ligação.
Ligação pi (): forma-se quando a ligação é formada por orbitais que coalescem lateralmente, tem a
nuvem electrónica concentrada acima e abaixo do plano dos núcleos dos átomos envolvidos na
ligação.
etileno, C2H4
Hibridação sp2 de um átomo de carbono
EX2:. C2H2; acetileno, tem geometria linear
Podemos explicar a sua geometria e ligações se admitirmos que cada átomo de carbono
tem uma hibridação sp. As 2 orbitais hibridas sp de cada átomo de carbono formam uma
ligação sigma com o outro átomo de carbono. Além disso formam-se duas ligações p por
coalescência lateral das duas orbitais 2py a 2pz não hibridas.
Regra: C=C, a sua hibridação é sp2
, a sua hibridação é spC C
Exercício: Descreve as ligações químicas na molécula de formaldeído; H2CO
Hibridação em moléculas com ligações duplas e tripla
Orbital Orbital híbridahíbrida
OrientaçãoOrientação
spsp Linear Linear
180º180º
spsp22 Triangular PlanaTriangular Plana
120º120º
spsp33 TetraédricaTetraédrica
109º109º
FORMAÇÃO DE MOLÉCULASFORMAÇÃO DE MOLÉCULAS
FORMAÇÃO DE MOLÉCULASFORMAÇÃO DE MOLÉCULAS
Uma ligação simples é uma Uma ligação simples é uma ligação sigma (ligação sigma ().).
Uma ligação dupla consiste numa Uma ligação dupla consiste numa ligação sigma e numa pi (ligação sigma e numa pi ().).
Uma ligação tripla consiste numa Uma ligação tripla consiste numa ligação sigma e duas ligações pi ligação sigma e duas ligações pi (().).
FORMAÇÃO DE MOLÉCULASFORMAÇÃO DE MOLÉCULAS
Os átomos ligam-se com a finalidade de Os átomos ligam-se com a finalidade de adquirirem maior estabilidade;adquirirem maior estabilidade;
A energia dos electrões na molécula é A energia dos electrões na molécula é inferior à energia dos mesmos electrões inferior à energia dos mesmos electrões nos átomos separados;nos átomos separados;
É devido à presença da nuvem É devido à presença da nuvem electrónica na zona internuclear que se electrónica na zona internuclear que se compreende a ligação entre dois compreende a ligação entre dois átomos.átomos.
Formação de uma ligação sigma