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Cursos de Especializao para o quadro do Magistrio da SEESP

Ensino Fundamental II e Ensino Mdio

So Paulo

2011

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SumrioVdeo da Semana ...................................................................... 2

A descrio da ligao covalente em molcula isolada atravs da teoria do orbital molecular (tom) ...................................................2

A aplicao do mtodo de Combinao Linear de Orbitais Atmicos para a obteno dos Orbitais Moleculares de Molculas Diatmicas Homonucleares, constitudas por elementos do primeiro perodo da Tabela Peridica .....................................................................................................3

A extenso do modelo para molculas diatmicas heteronucleares formadas por elementos do segundo perodo da Tabela Peridica - O caso do NO e a explicao da estabilidade de molculas com nmero mpar de eltrons .....................................................................................21

Vantagens e desvantagens da aplicao da TOM .....................................25

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Vdeo da Semana

A descrio da ligao covalente em molcula isolada atravs da teoria do orbital molecular (TOM)

A Teoria do Orbital Molecular descreve a formao das ligaes covalente em molculas a partir de vrios princpios bsicos, alguns coincidentes com os da Teoria da Ligao de Va-lncia, e outros no. A TOM considera que os orbitais dos tomos que formam a molcula se combinam, gerando orbitais moleculares (OM), e os eltrons provenientes dos tomos pre-enchem os orbitais moleculares formados, em ordem crescente de energia. Os eltrons agora distribudos nos OM pertencem molcula, independentemente da sua origem. importante destacar neste ponto, que a descrio da formao da molcula pela TOM difere da descrio

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feita pela TLV em vrios aspectos! Para explicar a formao da ligao qumica entre dois to-mos da molcula, a TLV utiliza apenas os orbitais atmicos necessrios para a formao do par compartilhado na regio internuclear, considerando todos os demais orbitais dos tomos que formam a molcula, como sendo essencialmente idnticos aos dos tomos isolados de origem.

Outra diferena entre os mtodos das duas teorias da ligao covalente, que a TOM parte da geometria da molcula, e combina os orbitais atmicos que do origem molcula, segundo as orientaes permitidas pela geometria. A geometria molecular, por sua vez, pode ser pre-vista pela aplicao dos princpios da TRPECV, no caso de molculas mais simples, ou exigir a determinao experimental das estruturas moleculares, para as molculas mais complexas.

H vrios mtodos de se fazer a combinao dos orbitais atmicos para obter os orbitais moleculares, mas o mais simples deles o da Combinao Linear de Orbitais Atmicos (CLOA), que utilizaremos em nossa abordagem qualitativa. A aplicao do mtodo relativa-mente simples quando descrevemos ligaes em molculas altamente simtricas e com poucos tomos, como por exemplo, H2 O2 N2. Essas molculas diatmicas, formadas por dois tomos idnticos, so tambm denominadas molculas diatmicas homonucleares.

Vamos apresentar as idias bsicas da aplicao qualitativa dos princpios da Combinao Linear de Orbitais Atmicos no item seguinte, atravs de suas aplicaes diretas na obteno dos orbitais moleculares de molculas diatmicas homonucleares.

A aplicao do mtodo de Combinao Linear de Orbitais Atmicos para a obteno dos Orbitais Moleculares de Molculas Diatmicas Homonucleares,

constitudas por elementos do primeiro perodo da Tabela Peridica

Vamos comear considerando a construo dos orbitais moleculares de molculas do tipo A-A, de geometria linear, onde A um elemento do primeiro perodo (A pode ser H, ou He), pela combinao linear dos seus orbitais atmicos. Um elemento do primeiro perodo, com n=1, s contm um orbital atmico 1s, que possui simetria esfrica.

Vamos fazer agora a combinao linear dos dois orbitais 1s provenientes dos dois tomos A. O que significa fazer a combinao linear dos orbitais atmicos, no caso da molcula A-A, de geometria linear? Significa que os orbitais atmicos 1s se aproximam segundo uma linha que

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une os ncleos dos tomos, de acordo com a geometria linear da molcula, e as densidades ele-trnicas associadas aos orbitais se sobrepe e interagem. Cada funo de onda s apresenta uma nica fase, que pode ser negativa ou positiva, com igual probabilidade. Ao aproximarmos as duas funes de onda atmicas, podem ocorrer duas situaes igualmente provveis: i) os dois orbitais atmicos tm funes de onda com as mesmas fases, ou, ii) os dois orbitais atmicos tm funes de onda com fases opostas. As duas possibilidades de combinaes lineares esto esquematizadas a seguir, representando as esferas associadas aos orbitais 1s por seus crculos de contorno, por maior facilidade de representao e visualizao.

1s 1s

zz

1s

Nos orbitais atmicos e moleculares, os pontos representam as posies dos ncleos dos to-mos, o sinal + (ou -) as fases das ondas associadas aos eltrons, o eixo z representa o eixo inter-nuclear que contm os ncleos dos tomos, e a regio sombreada na distncia mdia do segundo desenho do esquema representa o aumento da densidade eletrnica entre os ncleos, devido in-terferncia construtiva de duas ondas com o mesmo sinal de fase. O orbital molecular resultante, na realidade uma superfcie de revoluo em torno do eixo z, sendo representado no esquema pelo corte que contm o eixo z. O orbital molecular resultante, denominado orbital sigma ligan-te, representado pela sigla s1s. Esta nomenclatura tem o seguinte significado:

s - o orbital molecular formado tem simetria de rotao em torno do eixo z. Isto significa que, se o orbital for girado por um ngulo qualquer em torno do eixo z, ele ter a mesma forma espacial e sinal da fase de onda da situao inicial.

ligante o orbital molecular resultante tem aumento da densidade eletrnica na regio entre os ncleos dos tomos cujos orbitais atmicos deram origem ao orbital molecular. O reforo da densidade eletrnica na regio internuclear cor-responde formao da ligao qumica, e leva estabilizao da molcula em relao aos tomos isolados, quando o orbital molecular ocupado por eltrons.

Como combinamos dois orbitais atmicos, devemos obter o mesmo nmero de orbitais moleculares. Este o outro princpio envolvido na obteno de orbitais moleculares por meio

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de combinaes lineares dos orbitais atmicos que formam a molcula: nmero de orbitais atmicos combinados = nmero de orbitais moleculares formados.

Para o caso presente, no qual estamos fazendo as combinaes lineares de dois orbitais atmicos 1s, a outra combinao que ocorre envolve a aproximao dos dois orbitais atmicos com sinais de fase opostos. Esta situao, que ocorre com a mesma probabilidade que a ante-rior, leva diminuio da densidade eletrnica na regio entre os ncleos dos tomos que se combinam, devido interferncia destrutiva entre as fases opostas das ondas que representam os orbitais. Com isto, na regio internuclear, ao se ir do ncleo de um tomo para o do outro, haver um ponto em que a densidade eletrnica se anular, e a partir deste ponto o sinal da fase da onda associada ao eltron ser invertido. Por este ponto de densidade eletrnica nula passa um plano perpendicular ao eixo que une os ncleos, denominado plano nodal, repre-sentado no esquema a seguir pela sigla PN. O orbital molecular formado agora diferente do anterior, pois tem um plano nodal que o orbital ligante s1s no apresenta. A situao envolvida na formao do orbital molecular antiligante do caso abordado esquematizada a seguir.

+ +

1s1 1s2

- z

+ - + - z

PN

1s*

O orbital molecular cuja formao se abordou agora, denominado orbital molecular antiligante, e representado pela sigla s1s

*. Cada um dos smbolos dessa sigla tem o mesmo significado que anteriormente, mas agora aparece o smbolo *, que no existia anteriormente. Esse sinal indica justamente que o orbital molecular antiligante, e que ele apresenta energia maior que a dos tomos que o originaram. A ocupao de um orbital antiligante por eltrons leva diminuio da densidade eletrnica na regio entre os ncleos que formam o orbital molecular, diminuindo a estabilizao total da ligao resultante. Essa uma diferena fundamental da TOM em relao TLV! A TLV s considera as situaes em que os orbitais se combinam para dar origem ao reforo da densidade eletrnica na regio internuclear, isto , s se preocupa em justificar a formao da ligao atravs da interao ligante. fcil de notar que, ao fazer isto, a TLV obtm um nmero de orbitais moleculares menor que os dos orbitais atmicos de partida. Esta a origem de uma das deficincias da TLV: a incapacidade de ligar com a interpretao de qualquer fenmeno que envolva estados de maior energia que

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o fundamental da molcula.

Diagrama de energia de orbitais moleculares para molculas diatmi-cas homonucleares de primeiro perodo

Da abordagem desenvolvida anteriormente, vimos como podemos fazer, de uma maneira sistemtica e simples, as combinaes lineares de 2 orbitais atmicos de elementos do primeiro perodo da Tabela Peridica, dando origem a dois orbitais moleculares, s1s e s1s

*.

Ainda de modo qualitativo, o que se pode dizer sobre as energias desses orbitais molecula-res, em relao aos orbitais atmicos que os formaram? De um modo intuitivo, fcil concluir que o orbital s1s, quando ocupado por um ou mais eltron, levar estabilizao da molcula em relao aos orbitais atmicos de origem, pois os eltrons nele colocados levam ao aumento da densidade eletrnica na regio entre os ncleos, e estabilizao da ligao. J no tocante ao orbital s1s

*, quando um ou mais eltron forem nele colocados, tambm intuitivo que isto levar desestabilizao do sistema em relao aos orbitais atmicos que o originaram. Isto ocorre, pois a ocupao, total ou parcial de um orbital antiligante por eltrons, levar dimi-nuio da densidade eletrnica na regio entre os ncleos, e desestabilizao da ligao em relao aos orbitais atmicos de origem.

A esta altura importante destacar que esta uma diferena fundamental entre a descrio da formao da ligao qumica pela TLV frente da TOM. Na TLV, que considera apenas as interaes que reforam a densidade eletrnica na regio entre os ncleos atmicos que for-mam a ligao, o efeito de pares de eltrons compartilhados resulta sempre em estabilizao da ligao. No caso da TOM, que considera todas as combinaes possveis dos orbitais atmicos dos tomos que formam a molcula, um eltron colocado em um orbital molecular pode con-tribuir para a estabilizao, ou desestabilizao, da molcula, em relao aos tomos de origem. Na descrio de uma molcula pela TOM, ela ser estabilizada em relao aos tomos que a formam, sempre que o nmero de eltrons ocupando orbitais moleculares ligantes for maior que o de eltrons ocupando orbitais moleculares antiligantes. Esta idia convenientemente traduzida pelo conceito de ordem de ligao (OL). Com base na idia originada na TLV, que associa a formao da ligao qumica formao de pares de eltrons compartilhados, na TOM a ordem de uma ligao definida como sendo dada pela relao:

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2 antiligantesOMemeltronsden-ligantesOMemeltronsdenOrdem de Ligao = OL =

Sempre que a configurao eletrnica de uma molcula levar a um valor de OL>0, a mol-cula ser estabilizada em relao aos tomos que a formam. importante notar que a TOM no associa mais a formao da ligao qumica exclusivamente formao de pares de el-trons, como faz a TLV. Veremos posteriormente que isto resolver alguns dos problemas de-correntes da associao da formao de ligao qumica idia de formao de pares eletr-nicos compartilhados. Um desses problemas o de explicar a estabilidade de molculas com nmeros mpares de eltrons.

Uma vez obtidos os orbitais moleculares a partir dos orbitais atmicos, torna-se necessrio colocar os orbitais moleculares em ordem crescente de energia, para assim distribuir os eltrons da molcula, determinando a configurao eletrnica da molcula formada. A determinao das energias dos orbitais moleculares a partir das interaes dos orbitais atmicos constitui uma parte importante da TOM que, por sua complexidade matemtica e por fugir das fina-lidades do presente curso, no ser abordada aqui. Vamos empregar idias qualitativas para a determinao das energias relativas dos orbitais moleculares formados, e para a proposio dos diagramas qualitativos de energia dos orbitais moleculares de uma molcula.

Para o caso de molculas do tipo A-A, com A = elemento do primeiro perodo da Tabela Peridica, esta uma tarefa simples. Pelas razes j discutidas anteriormente, o orbital s1s ter sua energia abaixada por uma grandeza de mdulo E em relao aos orbitais atmicos que o originaram, e o orbital s1s

* ter sua energia aumentada pela mesma grandeza. A situao pode ser esquematizada atravs do diagrama de energia que se segue, onde o zero de energia arbitrariamente escolhido como sendo o dos nveis de energia dos dois tomos isolados A.

1s1 1s2

A1 A2 A - A

1s

ENERGIA

+ E

- E

1s*

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No diagrama de energia dos orbitais de uma molcula A-A, pode-se notar as seguintes caractersticas:

1. No lado esquerdo h um eixo vertical de energias qualitativas.

2. Na linha superior do diagrama, os extremos rotulados A1 e A2 marcam as posies dos ncleos dos tomos isolados; verticalmente abaixo de cada um desses rtulos, esto traos horizontais grossos, identificados por 1s1 e 1s2, simbolizando as energias dos orbitais atmicos dos to-mos isolados A1 e A2, respectivamente.

3. Na linha superior do diagrama, parte mdia, sob o rtulo A-A, est marcada a posio da molcula A-A. Verticalmente abaixo desse pon-to esto os traos horizontais representando os nveis de energia dos orbitais moleculares s1s e s1s*, equidistantes das posies dos orbitais atmicos isolados, por uma grandeza arbitrria de mdulo E.

4. As linhas inclinadas tracejadas unem os orbitais atmicos que se com-binam, aos orbitais moleculares gerados no processo.

importante destacar que esse diagrama qualitativo pode ser aplicado a todas as enti-dades moleculares possveis de serem formadas pelos elementos do primeiro perodo da Tabela Peridica. Os eltrons da molcula so colocados nos orbitais moleculares na ordem crescente de energia, obedecendo regras de preenchimento semelhantes s utilizadas na determinao das configuraes eletrnicas dos tomos isolados, ou seja, o Princpio de Excluso de Pauli e a Regra de Mxima Multiplicidade de Hund.

Vamos iniciar com a molcula diatmica H-H, com um nmero total de dois eltrons a serem distribudos pelos orbitais moleculares do diagrama. De acordo com o Princpio de Excluso de Pauli, os dois eltrons ocuparo o orbital molecular s1s, tendo spins opostos. A configurao eletrnica da molcula H2 ser, ento, (s1s)

2.

Quanto sua ordem de ligao, como temos dois eltrons em orbital molecular ligan-tes, e nenhum eltron em orbital antiligante, ela ser dada por:

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02=

=LO .

Como a OL da molcula maior que zero, a previso de que a molcula deve ser estvel. Realmente, a molcula H2 uma das molculas mais estveis que existe, estabilizada por uma energia de 432 kJ mol-1 em relao aos tomos isolados de H, e com uma distncia de ligao H H igual a 74,2 pm (1 pm = 10-12 m). Obviamente a aplicao que estamos fazendo da Teoria do Orbital Molecular envolve apenas seus aspectos qualitativos, apesar de sua capaci-dade de ser utilizada em clculos quantitativos. No tocante aos aspectos qualitativos, pode-se verificar que a TOM bem sucedida em explicar a estabilizao da molcula de H2 em relao aos tomos isolados de H.

Vamos agora aplicar o diagrama ao outro elemento do primeiro perodo, o hlio, com dois eltrons em sua estrutura eletrnica, e estudar a possvel formao da molcula He2. Agora temos 4 eltrons a serem distribudos no diagrama de energia de orbitais moleculares obtido anteriormente. Se a molcula He2 for formada, seus 4 eltrons devero preencher totalmente os dois orbitais moleculares do diagrama, e tero a configurao eletrnica molecular (s1s)2 (s1s*)2. Calculando a OL da suposta molcula He2, com dois eltrons em orbital molecular li-gante e dois eltrons em orbital molecular antiligante, podemos concluir facilmente que OL = 0. Nesse caso, a previso de que a molcula He2 no deve existir, pois no h nenhum ganho de energia no suposto processo de formao da molcula diatmica em relao aos tomos isolados. Confirmando a previso da teoria, realmente nunca se observou experimentalmente a formao da molcula He2!

Agora, vamos estender um pouco a aplicao do diagrama obtido para espcies molecu-lares carregadas, que poderiam ser formadas por elementos do primeiro perodo, como H2+ e He2+. A espcie H2+, com apenas um eltron, teria configurao eletrnica (s1s)1 e OL = . Segundo a TOM, esta espcie molecular seria estvel, pois OL >0, mas com energia de ligao menor e distncia de ligao H H maior que a espcie neutra H2, com OL = 1. No caso da suposta espcie He2+, a configurao eletrnica da molcula seria (s1s)2 (s1s*)1 , tambm com OL= . Novamente, este on molecular deveria ser estvel, com distncia e energia de ligao semelhantes s da espcie H2+, por terem os mesmos valores de OL. Os resultados de medidas experimentais das espcies estudadas at o momento so apresentadas na tabela que se segue.

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Espcie Molecular

N de eltronsConfigurao

eletrnicaOrdem de

ligaoComprimento de

ligao (pm)

H2+ 1 (s1s)1 106

H2 2 (s1s)2 1 74

He2+ 3 (s1s)2 (s1s*)1 108

He2 4 (s1s)2 (s1s*)20 6.000

Embora as espcies H2+ e He2+ no sejam espcies qumicas estveis no sentido em que estamos acostumados substncias que podem ser isoladas e estocadas -, elas podem ser estu-dadas em descargas eltricas, e suas propriedades bsicas determinadas. Com base nos dados determinadas para estas duas espcies moleculares carregadas, ambas tendo OL =1/2, pode--se verificar a notvel capacidade de previso da TOM. Ambas as espcies tm distncias de ligao aproximadamente iguais a 110 pm, muito maiores que a ligao H H na molcula neutra, cuja OL =1.

Diagrama de energia de orbitais moleculares para molculas diatmicas homonucleares formadas por elementos do segundo perodo da Tabela Peridica

Uma vez tendo verificado a capacidade de previso da TOM quando aplicada a espcies diatmicas homonucleares formadas por elementos do primeiro perodo, vamos estender o tratamento para molculas semelhantes formadas por elementos do segundo perodo. Os ele-mentos do segundo perodo, com n = 2, apresentam os orbitais atmicos 2s e 2p em suas camadas de valncia, alm do nvel 1s preenchido. Vamos considerar agora as combinaes lineares que podem surgir pelas interaes entre os orbitais de suas camadas de valncia.

O caso dos orbitais moleculares obtidos pelas combinaes lineares de dois orbitais 2s, por ser exatamente igual ao j apresentado para elementos do primeiro perodo, no ser abordado novamente. Desta interao resultam os orbitais moleculares s2s e s2s

*.

Resta agora verificar as combinaes que podem ocorrer pelas interaes dos conjuntos de orbitais 2px, 2py e 2pz, provenientes de dois tomos iguais. No caso anterior das combinaes

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de dois orbitais s, que possuem simetrias esfricas, no nos preocupamos em fixar um sistema de eixos coordenados para os orbitais atmicos de cada tomo que forma a molcula. Agora que vamos lidar com um nmero maior de orbitais atmicos, e com maiores possibilidades de orientaes espaciais que no caso anterior, conveniente comear o procedimento adotando--se um sistema adequado de coordenadas para os orbitais atmicos e a molcula. Esta provi-dncia simples organiza e facilita o trabalho!

Por conveno, vamos adotar a direo do eixo z como sendo a distncia de aproxima-o dos tomos para a formao da primeira interao, que d origem ligao s na molcula diatmica. Os outros eixos, x e y, esto a 90 um do outro e do eixo z, como representado no esquema que se segue. No esquema a seguir so mostrados apenas os orbitais pz e py dos to-mos A1 e A2, nos quais as diferentes fases das funes de onda associadas so representadas por cores de preenchimentos diferentes dos lobos. Os dois orbitais px so omitidos no esquema, para facilitar a visualizao.

Z

Y

X

Z

Y

X

A1 A2

Pelo esquema fcil perceber que podemos abordar o problema das combinaes lineares dos orbitais atmicos p, dividindo-os em trs pares de orbitais de mesmas simetrias, que po-dem ser tratados separadamente. O primeiro par de orbitais a se considerar o dos dois orbi-tais pz, cujos lobos se aproximam frontalmente na direo do eixo da molcula. No esquema que se segue, pode-se ver como so formadas as duas combinaes lineares possveis para os dois orbitais pz, que geram os orbitais moleculares sz e sz*.

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Z

A1 A2Z

A1 A2

ZA1 A2

ZA1 A2

PN

y

y*

Pelo esquema pode-se perceber que os dois orbitais moleculares formados pelas combi-naes lineares dos orbitais atmicos pz, sz e sz*, so de simetria s , pois ambos apresentam simetria de rotao em relao ao eixo z. Comparando-se o orbital molecular sz* com o orbital sz, verifica-se que o primeiro possui um plano nodal (PN) a mais que o ltimo, perpendicular ao eixo da molcula.

Consideremos agora os orbitais moleculares resultantes das combinaes lineares dos dois orbitais py. Pela orientao adotada esses orbitais interagem lateralmente, formando dois orbitais moleculares de natureza p, o py,e o py*. Essas interaes so mostradas no esquema que se segue.

YY

z

YY

z z

YY

YY

z

PN

Y Y

z

y

y*

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Pelo esquema, pode-se verificar que, como anteriormente, alm do plano nodal xz (perpen-dicular ao plano do papel) que caracteriza todo orbital de natureza p, o orbital py* possui um plano nodal (PN) adicional, perpendicular ao eixo z da molcula.

As combinaes lineares dos dois orbitais atmicos px, do mesmo modo que as dos orbitais py, do origem a dois orbitais adicionais de simetria p, o px e o px*. A nica diferena que agora os lobos dos dois novos orbitais moleculares de natureza p formados, esto localizados perpendicularmente ao plano da folha de papel.

Terminada a tarefa de fazer todas as combinaes lineares dos orbitais atmicos do nvel n= 2, agora precisamos fazer um balano de orbitais atmicos que interagiram e dos orbitais mo-leculares formados no processo. Cada tomo de um elemento do segundo perodo da Tabela Peridica possui 4 orbitais atmicos (2s, 2px, 2py, 2pz), o que d um total de oito orbitais at-micos combinados no processo. Os orbitais moleculares formados pela interao dos orbitais dos dois tomos so: s2s, s2s*, sz, sz, py, py*, px e px*, tambm em nmero de oito. Deste modo fez-se uma contabilidade dos orbitais moleculares formados, assegurando-se que o nmero de orbitais atmicos combinados foi preservado no processo.

Para propormos um diagrama de energia para os orbitais moleculares formados, h dois caminhos: ou se faz clculos tericos das energias de estabilizao de cada orbital molecular formado em relao aos orbitais atmicos que o originaram, ou propomos alguma regra quali-tativa lgica. Nossa abordagem, mantendo o procedimento adotado at agora, ser qualitativa.

Podemos propor uma ordem relativa de estabilizao dos orbitais moleculares formados, considerando a grandeza dos recobrimentos dos orbitais atmicos que se combinam. Para um orbital molecular ligante, quanto maior o recobrimento das funes de onda, maior ser a es-tabilizao deste orbital molecular em relao aos orbitais atmicos que o formaram, e menor a energia do orbital molecular. Ao contrrio, quando se trata de interaes que levam forma-o de um orbital molecular antiligante, quanto maior o recobrimento dos lobos dos orbitais atmicos de fases opostas, mais desestabilizado ser o orbital antiligante resultante em relao aos orbitais atmicos que o formaram. tambm intuitivo e lgico esperar que os orbitais atmicos cujos lobos interajam frontalmente, dando origem a orbitais moleculares do tipo s, sofram maior interao entre suas funes de onda eletrnicas, do que os orbitais atmicos que interagem lateralmente, formando orbitais moleculares do tipo p. Assim, intuitivo se esperar que uma interao s leve a uma maior estabilizao dos orbitais moleculares formados do que uma interao p.

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Com base nestas idias qualitativas, pode-se propor o diagrama de energia de orbitais mo-leculares que se segue, para uma molcula diatmica homonuclear formada por elementos do segundo perodo. Neste diagrama foram omitidos os orbitais moleculares s1s e s1s*, totalmente preenchidos, contendo 4 eltrons, que devem tambm serem contabilizados no balano geral dos eltrons presentes na molcula.

A A A - A

2pz 2pz 2py 2px 2py 2px

x y

x*

y*

z*

z

2s 2s

Agora que dispomos do diagrama de energia dos orbitais moleculares para uma molcula diatmica do tipo A-A, onde A = elemento do segundo perodo da Tabela Peridica, podemos determinar as configuraes eletrnicas das molculas deste tipo, fazer previses tericas sobre suas propriedades e comparar com os dados experimentais, verificando assim a validade do modelo.

Comecemos com a molcula diatmica que pode ser formada pelo primeiro elemento do segundo perodo, o ltio, com trs eltrons em sua eletrosfera, configurao eletrnica, 1s2 2s1. A molcula Li2 ter um total de 6 eltrons, que devem ser distribudos pelos orbitais mole-culares formados nas combinaes dos orbitais atmicos de n=1 e n=2. Com isto, 4 eltrons da molcula ocupam integralmente os orbitais moleculares s1s e s1s*, restando apenas dois eltrons para ocuparem os orbitais moleculares relativos ao segundo perodo. A configurao eletrnica molecular da molcula , ento, (s1s)2 (s1s*)2 (s2s)2. Uma representao alternativa para essa configurao eletrnica molecular, j que as camadas K dos dois tomos de Li esto completas (n=1), KK] (s2s)2.

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Temos ento 4 eltrons ocupando orbitais moleculares ligantes, contribuindo assim para a estabilizao da molcula, e 2 eltrons ocupando orbitais antiligantes, que desestabilizam a ligao. Calculando a OL para a molcula Li2 , temos:

122

224

==

=OL

Este resultado indica que a molcula Li2 deve existir, ser estvel e, como no tem nenhum eltron desemparelhado, ser diamagntica. Realmente ela existe, sendo detectada no estado gasoso, tendo uma energia de ligao de 105 kJ mol-1, distncia de ligao Li-Li igual a 267 pm, e diamagntica. A perfeita concordncia entre as medidas experimentais e as previses qualitativas feitas pela TOM para a molcula, mostram que a teoria bem sucedida.

Consideremos agora a molcula diatmica que seria formada pelo elemento berlio, Be, que tem 4 eltrons na camada de valncia, um a mais que o Li. Para a formao da suposta mo-lcula Be2, necessrio distribuir um total de 8 eltrons pelos seus orbitais moleculares. Ob-viamente, os 6 primeiros eltrons so distribudos exatamente como no caso do Li2, restando apenas mais dois eltrons a serem acomodados no diagrama. A configurao eletrnica para a suposta molcula Be2 seria ento KK] (s2s)2 (s2s*)2. Como a configurao KK] corresponde uma camada cheia, ela tem nmeros iguais de eltrons ligantes e antiligantes, e suas con-tribuies se anulam, ela no precisa ser levada em conta no clculo da ordem de ligao da molcula. Assim, a OL da suposta molcula Be2 igual a zero, e a molcula no ser estvel, no devendo existir. Esta previso terica totalmente verificada na prtica, no ocorrendo, como previsto, a formao da molcula Be2!

Consideremos a prxima molcula diatmica que poderia ser formada, agora pelo ele-mento boro, com frmula molecular B2, e 10 eltrons a serem distribudos pelos orbitais mo-leculares, segundo a ordem de energia crescente prevista pelo diagrama de energia. Sua confi-gurao eletrnica molecular ser KK] (s2s)2(s2s*)2(sz)2. A molcula prevista ser estvel, com OL = 1, e ser diamagntica, pois todos os seus eltrons esto emparelhados na configurao proposta. A molcula realmente existe no estado gasoso, estvel, tem energia de ligao igual a 296 kJ mol-1 e distncia de ligao B-B de 159 pm. Pode-se verificar que, at o momento h concordncia entre as previses tericas qualitativas e as medidas experimentais. No entanto,

OL

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as medidas das propriedades magnticas da molcula mostram que ela paramagntica [isto , quando submetida ao de um campo magntico externo (um im), a molcula atrada em direo ao campo], ao invs de diamagntica, como previsto. Por enquanto, vamos anotar, e deixar esta divergncia em suspenso!

Examinemos agora a configurao da molcula C2, contendo um total de 12 eltrons para serem acomodados em seus orbitais moleculares. A configurao eletrnica da suposta molcula, segundo nosso diagrama qualitativo de energia dos orbitais moleculares, agora exi-gir a colocao dos dois eltrons adicionais em relao ao caso anterior, que devero ocupar orbitais moleculares do tipo p. Como h dois orbitais moleculares p de mesma energia (diz-se que esses orbitais so degenerados, onde degenerado significa exatamente que eles formam um conjunto de orbitais do mesmo tipo, com os dois orbitais p tendo energias iguais), os seus preenchimentos obedecem ao Princpio de Mxima Multiplicidade de Hund. Esse princpio diz que, enquanto existirem orbitais degenerados no ocupados, os eltrons so distribudos em orbitais isolados, todos os eltrons tendo a mesma orientao dos seus spins, at que todos os orbitais do conjunto estejam semi-preenchidos. Na prtica isto significa que a configurao eletrnica prevista para a molcula C2 ser KK] (s2s)2(s2s*)2 (sz)2(px)1 (py)1. A partir do valor de OL=2 obtido a partir da configurao eletrnica da molcula C2, pode-se prever que a molcula ser estvel, devendo apresentar distncia de ligao menor que a da molcula B2 e energia de ligao praticamente igual ao dobro da desta molcula, que tem OL =1. Os valores determinados experimentalmente para a energia e distncia de ligao na molcula estvel C2 so iguais a 594 kJ mol-1 e 131 pm, respectivamente. A comparao destes valores com os da molcula B2 mostra que os dados experimentais esto inteiramente de acordo com as previses feitas pelo TOM.

Vamos agora examinar as previses que podem ser feitas sobre as propriedades magnticas esperadas para a molcula C2, a partir da configurao eletrnica proposta. Pela configurao eletrnica proposta, deve haver dois eltrons desemparelhados nos orbitais px e py, e a mol-cula prevista ser paramagntica, devendo ser atrada por um campo magntico externo com uma fora correspondente a dois eltrons. A determinao experimental das propriedades magnticas da molcula mostra que ela diamagntica, e no paramagntica como previsto pela TOM!

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As discrepncias existentes no tocante s previses e s propriedades magnticas das mol-culas B2 e C2 so conseqncias dos aspectos puramente qualitativos empregados na proposi-o da ordem de energia crescente dos orbitais moleculares formados. Clculos quantitativos mostram que a ordem correta dos orbitais moleculares no a proposta no tocante aos orbitais sz e o conjunto de orbitais degenerados px e py, pelo menos para os elementos mais leves do segundo perodo, isto , que se situam do lado esquerdo da Tabela Peridica. Para estes ele-mentos, por razes que no cabe discutir aqui, a seqncia correta de energia crescente dos moleculares (px, py)< sz, ocorrendo uma inverso nesta regio do diagrama de energia. Com esta correo introduzida no modelo qualitativo, as configuraes eletrnicas corretas de B2 e C2 sero KK] (s2s)2(s2s*)2 (px)1 (py)1 e KK] (s2s)2(s2s*)2 (px)2 (py)2, respectivamente. Agora, com base nessas configuraes eletrnicas corrigidas, as molculas B2 e C2 so previstas serem para-magntica e diamagntica, respectivamente, em perfeito acordo com os dados experimentais. Como esta correo s importante para essas duas molculas, por simplicidade, continu-aremos a basear nossas discusses no diagrama de energia montado com base em critrios puramente qualitativos.

A prxima molcula que poderia ser formada a de N2, com 14 eltrons, e configurao eletrnica KK] (s2s)2(s2s*)2 (sz)2(px)2 (py)2. Para a determinao da OL da molcula no preci-samos considerar os eltrons presentes em (s2s)2(s2s*)2, pois os eltrons ligantes e antiligantes esto presentes em igual nmero, e se anulam (o mesmo se aplica a todas configuraes ele-trnicas moleculares que formem um conjunto fechado de orbitais moleculares, isto , com os orbitais ligantes e antiligantes correspondentes totalmente cheios). Assim, tendo OL = 3, a molcula de N2 deve ser estvel, ter uma distncia de ligao mais curta e uma energia de ligao maior que a da molcula C2, com OL = 2. Alm disto, a molcula prevista ser diamag-ntica, por apresentar todos os eltrons emparelhados. As determinaes experimentais dessas grandezas para a molcula N2 so iguais a 942 kJ mol-1 e 110 pm, para a energia e distncia de ligao, respectivamente, inteiramente de acordo com as previses no tocante essas duas grandezas. No tocante s propriedades magnticas, determinado experimentalmente que a molcula realmente diamagntica, como previsto.

Se compararmos as energias de ligao da molcula N2, igual a 942 kJ mol-1, com a da mo-lcula B2, igual a 296 kJ mol-1, podemos observar a total concordncia desses valores com suas ordens de ligao. A energia de ligao N-N, OL=3, praticamente o triplo da energia da

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ligao B-B, OL=1! As ordens de ligao esto relacionadas com os nmeros de ligaes exis-tentes entre os tomos que formam a molcula. Na molcula N2, com OL=3, h uma ligao tripla entre seus tomos, enquanto que na molcula B2, OL=1, h somente uma ligao sim-ples. Nestes casos, h uma total concordncia como quadro apresentado pela TLV e a TOM, no tocante relao entre OL e tipo de ligao. Embora aplicando descries baseados em princpio diferentes para a formao da molcula, as duas teorias levam a resultados idnticos nesses dois casos.

A diferena fundamental entre a TLV e a TOM, que a primeira se apega idia de asso-ciar a ligao qumica sempre formao de pares eletrnicos compartilhados, enquanto que a TOM s se preocupa em ter OL>0 para justificar a formao de molcula estvel, indepen-dentemente de OL ter valor inteiro ou fracionrio. Esse aspecto ser abordado em exemplos que se seguem.

A prxima molcula a ser descrita pela TOM a de O2, com um total de 16 eltrons na camada de valncia. A configurao eletrnica da molcula facilmente determinada como sendo KK] (s2s)2(s2s*)2 (sz)2(px)2(py)2 (px*)1 (py*)1, OL=2, devendo ser paramagntica, devido aos dois eltrons desemparelhados (px*)1 (py*)1. Os dados experimentais para a energia e distncia de ligao da molcula de O2 so iguais a 494 kJ mol-1 e 121 pm, respectivamente. Esses valores esto inteiramente dentro das faixas esperadas para uma molcula com OL=2.

No tocante s propriedades magnticas da molcula do O2, experimentalmente veri-fica-se que ela realmente paramagntica, como previsto pela TOM! Convm lembrar que, quando descrevemos a formao da molcula de O2 pela TLV, a teoria se mostrou incapaz de explicar esse fato experimental, sendo este um dos principais argumentos contrrios sua validade. A explicao do paramagnetismo da molcula de O2 foi o primeiro grande triunfo da Teoria do Orbital Molecular!

Filmes sobre a constatao prtica do paramagnetismo da molcula de O2 lquido pode ser visto em:

http://www.youtube.com/watch?v=yJs5ENtilIo&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=yJs5ENtilIo&feature=related

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A anlise dos ctions e nions que a molcula de O2 (OL = 2) pode formar - O2+, O2-, O22-, respectivamente, ction oxigenil (OL = 5/2), nion superxido (OL = 3/2) e nion perxido (OL=1) -, mostram caractersticas interessantes da TOM. Para esses ons moleculares, geral-mente de vida curta, pode-se determinar experimentalmente pelo menos suas distncias de ligao. Os valores para as distncia de ligao O-O nessas espcies so iguais a 112 pm, 128 pm e 149 pm, para O2+ (OL = 2,5), O2- (OL= 1,5) e O22- (OL= 1), respectivamente. Esses da-dos mostram um aspecto da TOM, no existente na TLV, que a possibilidade de existirem OL fracionrias. A descrio de uma molcula pela TOM exige apenas que ela tenha OL >0.

Outro aspecto mostrado por estes dados, que quando um eltron colocado num orbital molecular, ele pode tanto contribuir para a estabilizao como para a desestabilizao da mo-lcula, dependendo do orbital molecular ocupado ser de natureza ligante ou antiligante. Isto fica claro se compararmos as distncias de ligao O-O na molcula de O2(OL=2), com a do ction O2+ (OL = 2,5). As distncias de ligao so iguais a 121 pm e 112 pm para O2 e O2+, respectivamente, inteiramente de acordo com o aumento de OL ao se ir de O2 para O2+, e a maior estabilizao da espcie O2+ em relao O2 (Vide comentrio sobre o significado desta concluso na observao no fim do item) . Este aumento ocorre porque ao ser ir de O2 para O2+ retirado um eltron presente em orbital molecular antiligante da configurao eletrnica de O2, e a ordem de ligao aumenta. Relaes semelhantes, mas em sentido oposto, podem ser feitas para a srie de nions, onde os eltrons adicionados estrutura eletrnica da molcula de O2 envolvero sempre orbitais antiligantes, acarretando a diminuio das OL nos nions, em relao da molcula neutra.

Observao: frequente neste tipo de discusso, relacionando ordem de ligao de O2 e O2+, surgir a pergunta: se a espcie O2+ mais estabilizada que a molcula neutra, por que o oxignio no se apresenta na natureza na forma do seu ction? Na anlise desse problema, no podemos esquecer que O2 uma espcie neutra, estabilizada em relao aos tomos isolados que o formam, enquanto que O2+ uma espcie que, para ser formada a partir de O2, exige a retirada de um dos seus eltrons, o que consome energia. Essa energia pode vir de uma fonte fsica externa (luz, radiao, etc), que poderia formar a espcie isolada, de vida curta. Outro meio seria atravs de um processo qumico, em que outra espcie seja capaz de retirar e rece-ber o eltron, transformando-se num nion, que interagiria e estabilizaria a espcie O2+ por interao eletrosttica. Na ausncia de um desses fatores, a molcula neutra e isolada de O2 a espcie naturalmente estvel, e no seus ons isolados!

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O procedimento geral adotado pode ser estendido para a molcula F2, com um total de18 eltrons a serem acomodados nos seus orbitais moleculares, gerando a configurao eletrnica KK] (s2s)2(s2s*)2 (sz)2(px)2 (py)2 (px*)2 (py*)2. A molcula tem OL= 1, deve ser estvel e dia-magntica. Experimentalmente verifica-se que a molcula realmente estvel, diamagntica, apresentando valores de energia e distncia de ligao F F iguais a 158 kJ mol-1 e 142 pm, respectivamente. As faixas desses valores esto inteiramente de acordo com a faixa esperada para uma molcula com OL=1.

A ltima molcula que poderia ser formada por elementos do segundo perodo da Tabela Peridica seria Ne2, com um total de 20 eltrons para serem acomodados nos orbitais mole-culares disponveis. Isto levaria configurao eletrnica molecular KK] (s2s)2(s2s*)2 (sz)2(px)2 (py)2 (px*)2 (py*)2 (sz*)2. Desta suposta configurao resulta uma ordem de ligao igual a zero, levando uma energia total de estabilizao nula. Logo, a TOM prev que esta molcula no deve ser formada! Realmente isto amplamente comprovado na prtica, mostrando a consis-tncia do quadro apresentado pela TOM para a descrio da formao das molculas diat-micas homonucleares at aqui abordadas.

Os dados referentes s configuraes eletrnicas dos estados fundamentais das molculas do tipo A2, ordens de ligao calculadas a partir dessas configuraes, comparao entre as previses e resultados experimentais, so resumidos na tabela disponibilizada a seguir.

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A extenso do modelo para molculas diatmicas heteronucleares forma-das por elementos do segundo perodo da Tabela Peridica O caso do NO e a explicao da estabilidade de molculas com nmero mpar de eltrons

possvel estender os preceitos da abordagem qualitativa adotada para molculas diat-micas homonucleares formados por elementos do segundo perodo da Tabela Peridica, para descrever as ligaes em molculas diatmicas heteronucleares formadas por esses mesmos

RESUMO DE DADOS SOBRE MOLCULAS DIATMICASHOMONUCLEARES

PREVISES DADOS EXPERIMENTAIS

MolculaConfigurao eletrnica da

molcula

Eltronsdesempare

lhados

Ordemde

Ligao

Energia deligao

(kJ mol-1)

Distncia deLigao (pm)

PropriedadesMagnticas

Li2 KK] ( 2s)2 0 1 105 267 D

Be2 KK] ( 2s)2( 2s*)2 0 0 * * *

B2 KK] ( 2s)2( 2s*)2( z)2 0 1 296 159 P

C2KK] ( 2s)2( 2s*)2 ( z)2( x)1 ( y)1

2 2 594 131 D

N2KK] ( 2s)2( 2s*)2 ( z)2( x)2 ( y)2

0 3 942 110 D

O2KK] ( 2s)2( 2s*)2 ( z)2( x)2 ( y)2 ( x*)1 ( y*)1

2 2 494 121 P

O2+KK] ( 2s)2( 2s*)2 ( z)2( x)2 ( y)2 ( x*)1 ( y*)0

1 5/2 * 112 P

O2-KK] ( 2s)2 ( 2s*)2 ( z)2( x)2

( y)2 ( x*)2 ( y*)11 3/2 * 128 P

O22-KK] ( 2s)2( 2s*)2 ( z)2

( x)2 ( y)2 ( x*)2 ( y*)20 1 * 149 D

F2KK] ( 2s)2( 2s*)2

( z)2( x)2 ( y)2 ( x*)2 ( y*)2

0 1 158 142 D

Ne2KK] ( 2s)2 ( 2s*)2

( z)2( x)2 ( y)2 ( x*)2 ( y*)2 ( z*)2

0 0 * * *

Observao: As linhas da tabela assinaladas em vermelho indicam molculas para as quais houve discrepncia inicial entre aspropriedades previstas a partir do diagrama qualitativo de energia de orbitais atmicos proposto, e as medidas experimentais.* Dados no disponveis.

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elementos. Para isso so necessrias apenas algumas pequenas modificaes no diagrama de energia qualitativo usado at agora! Com isto podemos descrever qualitativamente as configu-raes eletrnicas de molculas como CO, NO, dentre outras.

Quais so as diferenas acarretadas ao diagrama montado para molculas diatmicas ho-monucleares, pelo fato das espcies que se pretende estudar envolverem tomos de elementos diferentes? Embora esses elementos pertenam ao mesmo perodo, e apresentem orbitais at-micos identificados por rtulos semelhantes (2s, 2px, 2py, 2pz) em suas camadas de valncia, devido s diferenas entre suas eletronegatividades os orbitais de mesmo rtulo em elementos diferentes tm energias diferentes. De um modo simples, quanto maior a eletronegatividade de um elemento, maior ser a atrao do seu ncleo pelos eltrons ao seu redor, tanto os do prprio tomo como os compartilhados com outro tomo diferente na formao da molcula. Assim, um eltron que ocupe um orbital atmico de um elemento com eletronegatividade elevada, sofrer atrao mais forte por parte do seu ncleo, do que um eltron num orbital de mesmo rtulo presente num elemento menos eletronegativo. Como conseqncia, um eltron no orbital do tomo mais eletronegativo ter menor energia que o do orbital correspondente do elemento menos eletronegativo.

Por tudo que foi dito at aqui, ao combinarmos orbitais atmicos de elementos diferentes para formar os orbitais moleculares, devemos levar em conta no s as condies de simetria (quando fizemos as orientaes dos orbitais em sistemas de coordenadas, e verificamos quais orbitais atmicos podiam interagir dentro da geometria molecular, estvamos verificando, sem identificar como tal, o atendimento das condies de simetria para a ocorrncia das combina-es lineares de orbitais atmicos), como tambm as diferenas entre as energias dos orbitais que interagem. A conseqncia destes fatores pode ser exemplificado para o caso da interao entre orbitais 2s de tomos de C e O, rotulados como 2sC e 2sO, respectivamente. Como o tomo de O mais eletronegativo que o de C, a ordem de energia dos orbitais correspondentes ser 2sO< 2sC. Do ponto de vista das condies de simetria para a interao de dois orbitais atmicos de tipo s, praticamente nada muda em relao ao caso das molculas diatmicas homonucleares.

As diferenas ocorrero apenas nas energias relativas dos orbitais moleculares formados nas combinaes lineares. A situao esquematizada de modo qualitativo na figura que se segue.

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ENERGIA

2s C

2sO

+ E

- E

baricentro

C O CO co*

co

Pelo esquema qualitativo de formao dos orbitais sCO e sCO*, a partir das combinaes dos orbitais atmicos 2sC e 2sO, h algumas diferenas em relao aos casos abordados anterior-mente:

1. Embora os orbitais atmicos dos dois elementos tenham os mesmo rtulo 2s, agora eles tm energias iniciais diferentes. Quando um eltron for colocado num orbital 2s de um tomo de O, mais eletronegativo, este eltron ser atrado mais fortemente pelo ncleo do tomo do que um eltron em orbital 2s do tomo de C. Por isto, o trao representan-do o orbital atmico 2sO est colocado em nvel mais baixo na escala de energia arbitr-ria do que o trao que representa o nvel de energia do orbital atmico 2sC.

2. Como consequncia da diferena entre os nveis energticos dos orbitais atmicos que se combinam, o diagrama de nveis de energia dos orbitais moleculares resultantes assimtrico, com a estabilizao do orbital molecular sCO e desestabilizao do sCO*, ocorrendo em torno do baricentro dos nveis de energia dos orbitais atmicos que se combinam. Por baricentro entende-se o ponto de energia mdia entre os orbitais at-micos que se combinam.

3. Como consequncia da assimetria do diagrama de energia, v-se claramente que o or-bital molecular ligante, sCO, tem caractersticas mais prximas s do tomo mais eletro-negativo, o oxignio, enquanto que o orbital antiligante, sCO*, tem caractersticas mais prximas s do orbital do tomo menos eletronegativo e mais energtico, o carbono. Esta assimetria um reflexo das diferenas entre as eletronegatividades dos tomos cujos orbitais se combinam para formar a molcula. Quando um eltron da molcula colocado num orbital sCO ele estar mais deslocado para o lado do tomo mais ele-tronegativo, refletindo exatamente as diferenas de eletronegatividade entre os tomos

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que compartilham o eltron. A estabilizao de uma espcie deste tipo envolve, alm da componente covalente normalmente esperada para uma molcula, uma componente inica decorrente da diferena entre as eletronegatividades dos tomos que a formam. Uma molcula deste tipo identificada como sendo covalente polar.

Considerando que estamos adotando uma abordagem qualitativa na descrio das molcu-las, e que as consequncias da existncia das assimetrias provocadas pelas diferenas de eletro-negatividades no so grandes, podemos estender o uso do diagrama de orbitais moleculares montado anteriormente para as molculas do tipo CO e NO, sem introduzir grandes erros na descrio.

Vamos aplicar inicialmente o procedimento para obter a configurao eletrnica da mo-lcula de CO, com 14 eltrons a serem acomodados nos orbitais moleculares, e a partir da fazer previses sobre suas propriedades, comparando com os dados experimentais obtidos a seu respeito.

A configurao eletrnica da molcula CO em seu estado fundamental KK] (s2s)2 (s2s*)2 (sz)2 (px py)4. A partir desta configurao eletrnica pode-se determinar que OLCO= 3, uma descrio concordante com a ligao tripla da descrio feita da molcula pela TLV. Alm disto, pode-se prever que ela seja diamagntica, o que verificado experimentalmente.

Apliquemos agora essa abordagem simplificada da TOM para a molcula de NO, que tem 15 eltrons para serem acomodados no seu sistema de orbitais moleculares. S relembrando, esta uma das molculas que desafiam a capacidade de explicao da TLV! Por associar a formao da ligao qumica formao de pares eletrnicos entre tomos adjacentes, a TLV no consegue lidar satisfatoriamente com molculas com nmero impar de eltrons, como o caso do NO.

A configurao eletrnica para o estado fundamental da molcula de NO KK] (s2s)2 (s2s*)2 (sz)2 (px py)4(px*)1, com OL = ( 8 eltrons em OM ligantes 3 eltrons em OM antiligante)/ 2 = 5/2 = 2,5. Ao contrrio da TLV, a abordagem da TOM no enfrenta nenhum problema para abordar a formao da ligao qumica em NO, com nmero impar de eltrons, exatamente porque no associa a formao da ligao a pares de eltrons. Como OL>0, a molcula de NO deve existir, o que realmente verificado na prtica. Alm disto, como a molcula tem um

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eltron desemparelhado em orbital molecular px (por deciso arbitrria dos autores, podendo perfeitamente ser substitudo pelo orbital py na representao, j que eles so degenerados), ela um radical livre (espcie qumica que tem eltron desemparelhado), devendo ser paramag-ntica. Alm disto, prevista ser altamente reativa, devido exatamente existncia do eltron desemparelhado em sua estrutura. Experimentalmente observa-se que realmente a molcula de NO tem propriedades coerentes com a de um radical livre, tanto do ponto de vista magn-tico como de reatividade qumica.

A ttulo de informao complementar sobre o assunto, relacionado com o radical livre NO, na dcada de 1990 foi descoberta sua presena como produto normal do metabolismo hu-mano. Posteriormente descobriu-se que o NO produzido tem vrias funes fisiolgicas, tais como: i) controle da presso sangunea, ii) neurotransmissor em certos tipos de nervo, como por exemplo, os envolvidos na ereo peniana e, iii) no sistema imunolgico, como meio qu-mico de eliminar invasores do corpo dos mamferos, dentre eles, o homem. Os dois primeiros papis desempenhados pelo NO so mais difceis de serem explicados, e esto fora do alcance e objetivos do nosso curso. A funo iii), no entanto, diretamente envolvida nos mecanis-mos de proteo do organismo por invasores, est diretamente relacionada com a reatividade qumica de NO, e radicais livres dele derivados, formados no interior de clulas do sistema imunolgico. A elevada energia qumica e reatividade associada aos radicais livres, faz com que radicais livres sejam os meios utilizados pelo organismo para eliminar invasores. Devido s suas reatividades elevadas, os radicais livres atacam e destroem as clulas invasoras, atravs de interaes qumicas com seus metabolismos, danos em membranas celulares, ncleos, etc.

Os interessados podem consultar artigo disponvel na revista Qumica Nova.

Os trabalhos relacionados com descoberta de uma molcula to reativa e to pouco provvel de ser encontrada num organismo vivo, e o estudo de seus papis fisiolgicos, foram agraciados com o Prmio Nobel de Medicina em 1998!

Vantagens e desvantagens da aplicao da TOMComo se pode ver ao longo do desenvolvimento do material qualitativo sobre a Teoria do

Orbital Molecular aplicada s molculas diatmicas homo e heteronucleares formadas pelos elementos at o segundo perodo da Tabela Peridica, fica evidente a superioridade da TOM sobre a Teoria da Ligao de Valncia.

http://quimicanova.sbq.org.br/qn/qnol/1999/vol22n4/v22_n4_ (16).pdf

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No entanto, frisa-se aqui mais uma vez, que a superioridade da TOM no significa que se deva abandonar inteiramente a aplicao da TLV na discusso da formao da ligao cova-lente. Uma das razes para isso que, se a descrio qualitativa das molculas at aqui estudada pela TOM foi feita de modo relativamente simples, o problema j comea a se tornar mais complexo quando se necessita abordar aspectos quantitativos dessas mesmas molculas.

Quando se passa das molculas diatmicas lineares estudadas at aqui para molculas polia-tmicas (3, ou mais tomos), cresce muito o nmero de funes atmicas a serem combinadas para formar os orbitais moleculares. Alm disto, geralmente as geometrias das molculas po-liatmicas tambm vo se tornando cada vez mais complexas e difceis de serem visualizadas, exigindo o uso de ferramentas matemticas especializadas. As dificuldades crescem rapida-mente e, por isto, geralmente os clculos mais complexos so feitos por pesquisadores especia-listas na rea. Mesmo os pesquisadores que utilizam diagrama de nveis de energia de orbitais moleculares e clculos de suas energias em seus trabalhos, mas que no so especialistas na rea, geralmente so apenas usurios dos resultados obtidos pelos especialistas. Mesmo assim, para o usurio poder fazer o uso adequado dos resultados obtidos pelos especialistas, ele deve dominar pelo menos a linguagem e os conceitos bsicos fundamentais envolvidos no proble-ma. com inteno semelhante a esta aqui enunciada, que se preparou o material anterior sobre os aspectos qualitativos da TLV e da TOM!

Quanto deciso de qual das teorias se deve empregar para a descrio de um sistema qu-mico, deve-se sempre levar em conta o nvel em que se pretende descrev-lo, ou melhor, qual nvel necessrio para que esta descrio seja feita adequadamente, com o mnimo de com-plicao possvel. Para a proposio da geometria provvel de uma molcula, na maior parte das vezes basta a aplicao das idias simples da Teoria da Repulso dos Pares de Eltrons da Camada de Valncia, que antecede mesmo a Teoria da Ligao de Valncia. Os estudos dos compostos orgnicos e suas reaes mais comuns podem ser desenvolvidos apenas com base na Teoria de Ligao de Valncia e suas idias de hibridao de orbitais e ressonncia. J aspectos como interpretao de fenmenos envolvendo a interao de compostos orgnicos com a luz (reaes fotoqumicas), cores de compostos diversos, emisso de luz por vagalume, explicao da ligao em radicais livres, dentre muitos outros, exigem obrigatoriamente a aplicao dos princpios da Teoria do Orbital Molecular, e outras abordagens dela derivadas.

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Para tomar esta deciso, o profissional da qumica deve conhecer os princpios bsicos de cada abordagem, suas potencialidades e limitaes, e assim escolher qual delas mais adequa-da para cada caso.

muito comum ouvir por parte de profissionais da rea de Qumica atuando no ensino mdio, que impossvel a utilizao da TOM neste nvel de ensino. Deste modo, segundos alguns, no teria sentido o professor perder tempo estudando seus princpios bsicos. No entanto, h muitos aspectos da qumica atual que no podem ser explicados sem a aplicao dessas idias mais modernas sobre ligao qumica (ou menos antiga, uma vez que essas teorias j so aplicadas ligao qumica desde a dcada de 1930).

Sobre este problema, sugerimos a leitura do texto Ligao Qumica: Abordagem Clssica ou Quntica.

Independentemente do fato se a realidade atual possibilita, ou no, a adoo dessas aborda-gens sobre a ligao qumica no Ensino Mdio, a viso ampla e detalhada propiciada por elas ao professor, atravs do domnio dos seus princpios bsicos, e conhecimento de suas aplica-es, vantagens e limitaes, no nosso entender justifica plenamente o esforo envolvido nos estudos desses aspectos num curso como o nosso.

http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc06/conceito.pdf

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Luiz Antonio Andrade de Oliveira

Camila Silveira da Silva

Olga Maria Mascarenhas de Faria Oliveira

Ficha da Disciplina:

Os tipos de ligaes qumicas do ponto de vista

energtico e estrutural

http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.jsp?id=K4783116D2http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.jsp?id=K4736047U6http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.jsp?id=K4788359T8

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Estrutura da DisciplinaSemana Temas N da Atividade - Postagem Tipo - Data

1

9/mai a

15/mai

Introduo - Box 1

1 - Dirio - indiv. - 9/mai a 15/mai

2 - autocorrigvel - indiv. - 9/mai a 15/mai

3 - autocorrigvel - indiv. - 9/mai a 15/mai

2

16/mai a

22/mai

1. A Descrio da Ligao Covalente pela Teoria da Ligao de Valncia

4 - portflio - indiv. - 16/jun a 22/jun

5 - autocorrigvel - indiv. - 16/jun a 22/jun

3

23/mai a

29/mai

2. A Descrio da Ligao Covalente em Molcula Isolada atravs da Teoria

do Orbital Molecular (TOM).

6 - portflio - indiv. - 23/mai a 29/mai

7 - formao dos grupos

8 - frum - grupo - 23/mai a 29/mai

9 - portflio - grupo - 23/mai a 12/jun

4

30/mai a

5/jun

3. Ligao Metlica - Aspectos Estruturais e Energticos

10 - portflio - indiv. - 30/jun a 5/jun

11 - autocorrigvel - indiv. - 30/jun a 5/jun

5

6/jun a

12/jun

4. Ligao Inica

12 - autocorrigvel - indiv. - 6/jun a 12/jun

13 - frum - indiv. - 6/jun a 12/jun

14 - dirio - indiv. - 6/jun a 12/jun

Pr-Reitora de Ps-graduaoMarilza Vieira Cunha Rudge

Equipe CoordenadoraCludio Jos de Frana e Silva

Rogrio Luiz BuccelliAna Maria da Costa Santos

Coordenadores dos CursosArte: Rejane Galvo Coutinho (IA/Unesp)

Filosofia: Lcio Loureno Prado (FFC/Marlia)Geografia: Raul Borges Guimares (FCT/Presidente Prudente)

Antnio Cezar Leal (FCT/Presidente Prudente) - sub-coordenador Ingls: Mariangela Braga Norte (FFC/Marlia)

Qumica: Olga Maria Mascarenhas de Faria Oliveira (IQ Araraquara)

Equipe Tcnica - Sistema de Controle AcadmicoAri Araldo Xavier de Camargo

Valentim Aparecido ParisRosemar Rosa de Carvalho Brena

SecretariaMrcio Antnio Teixeira de Carvalho

NEaD Ncleo de Educao a Distncia(equipe Redefor)

Klaus Schlnzen Junior Coordenador Geral

Tecnologia e InfraestruturaPierre Archag Iskenderian

Coordenador de Grupo

Andr Lus Rodrigues FerreiraGuilherme de Andrade Lemeszenski

Marcos Roberto GreinerPedro Cssio Bissetti

Rodolfo Mac Kay Martinez Parente

Produo, veiculao e Gesto de materialElisandra Andr Maranhe

Joo Castro Barbosa de SouzaLia Tiemi Hiratomi

Liliam Lungarezi de OliveiraMarcos Leonel de Souza

Pamela GouveiaRafael Canoletti

Valter Rodrigues da Silva

Marcador 1Vdeo da SemanaA descrio da ligao covalente em molcula isolada atravs da teoria do orbital molecular (tom)A aplicao do mtodo de Combinao Linear de Orbitais Atmicos para a obteno dos Orbitais Moleculares de Molculas Diatmicas Homonucleares, constitudas por elementos do primeiro perodo da Tabela PeridicaA extenso do modelo para molculas diatmicas heteronucleares formadas por elementos do segundo perodo da Tabela Peridica O caso do NO e a explicao da estabilidade de molculas com nmero mpar de eltronsVantagens e desvantagens da aplicao da TOMBoto 2: Boto 3: Boto 6: Boto 7: Boto 38: Pgina 3: OffBoto 39: Pgina 3: OffBoto 40: Pgina 4: OffPgina 5: Pgina 6: Pgina 7: Pgina 8: Pgina 9: Pgina 10: Pgina 11: Pgina 12: Pgina 13: Pgina 14: Pgina 15: Pgina 16: Pgina 17: Pgina 18: Pgina 19: Pgina 20: Pgina 21: Pgina 22: Pgina 23: Pgina 24: Pgina 25: Pgina 26: Pgina 27: Pgina 28: Pgina 29: Boto 41: Pgina 4: OffPgina 5: Pgina 6: Pgina 7: Pgina 8: Pgina 9: Pgina 10: Pgina 11: Pgina 12: Pgina 13: Pgina 14: Pgina 15: Pgina 16: Pgina 17: Pgina 18: Pgina 19: Pgina 20: Pgina 21: Pgina 22: Pgina 23: Pgina 24: Pgina 25: Pgina 26: Pgina 27: Pgina 28: Pgina 29: Boto 65: Pgina 30: OffPgina 31: Boto 66: Pgina 30: OffPgina 31: Boto 4: