teoria da ligação de valência
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11
TeoriasTeorias dada LigaLigaççãoão QuQuíímicamica
OrbitaisOrbitais AtAtóómicasmicas MolMolééculasculas
???
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•• TEORIA DAS TEORIA DAS ORBITAIS ORBITAIS MOLECULARES MOLECULARES ——Robert Robert MullikenMulliken))
•• ElectrõesElectrões de de valênciavalênciaestãoestão deslocalizadosdeslocalizados
•• electrõeselectrões de de valênciavalênciaocupamocupam orbitaisorbitaismolecularesmoleculares queque se se estendemestendem a a todatoda a a molmolééculacula
TeoriasTeorias dada LigaLigaççãoão (TOM)(TOM)
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•• TEORIA DA LIGATEORIA DA LIGAÇÇÃO de ÃO de VALÊNCIAVALÊNCIA —— LinusLinus PaulingPauling
•• ElectrõesElectrões de de valenciavalencia estãoestãolocalizadoslocalizados entreentre osos áátomostomos ((ouousãosão pares pares isoladosisolados).).
•• OrbitaisOrbitais atatóómicasmicas semisemi--preenchidaspreenchidas sobrepõemsobrepõem--se se paraparaformarformar ligaligaççõesões..
TeoriasTeorias dada LigaLigaççãoão (TLV)(TLV)
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�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 covalente H-H resulta da sobreposição espacial (ou coalescência) de duas orbitais 1s dos átomos.
TeoriaTeoria dada LigaLigaççãoão de de ValênciaValência
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55
Energia de dissociaçãodas ligações
Comprimentoda ligação
H2
F2
436,4 kJ/mole
150,6 kJ/mole
74 pm
142 pm
Teoria da Ligação de Valência — os electrões numa molécula ocupam orbitais atómicas dos átomos individuais.
Sobreposição
2 1s
2 2p
Partilha de dois electrões entre dois átomos.
TeoriaTeoria dada LigaLigaççãoão de de ValênciaValência
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66FormaFormaççãoão de de umauma ligaligaççãoãoσσσσσσσσ (Sigma)(Sigma)
Two s Two s orbitalsorbitalsoverlapoverlap
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77Formação de uma ligação σσσσFormaFormaççãoão de de umauma ligaligaççãoão σσσσσσσσ
Two s Two s orbitalsorbitalsoverlapoverlap
Two p Two p orbitalsorbitalsoverlapoverlap
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88
TeoriaTeoria dada LigaLigaççãoão de de ValênciaValência
LigaLigaççãoão no BFno BF33
GeometriaGeometria triangular triangular planaplanaânguloângulo = 120= 120oo
F
F F
Boron configuration
↑↑↑↑↑↑↑↑↓↓↓↓↑↑↑↑↓↓↓↓
2p2s1s•• ••
••••
••
•• ••
••••
B
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Ligação no BF3LigaLigaççãoão no BFno BF33
•• Como Como explicarexplicar as as trêstrês ligaligaççõesões com com ânguloângulode 120de 120oo usandousando umauma orbital orbital ss e e orbitaisorbitais pp quequeformamformam ângulosângulos de 90de 90oo ??
•• PaulingPauling introduziuintroduziu o o conceitoconceito dede
HibridaHibridaççãoão de de orbitaisorbitais atatóómicasmicas•• A A hibridahibridaççãoão consisteconsiste nana misturamistura de de
orbitaisorbitais atatóómicasmicas de de modomodo a a gerargerar um um novo novo conjuntoconjunto de de orbitaisorbitais ——ORBITAISORBITAISHHÍÍBRIDASBRIDAS
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1010
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 — coalescência de duas ou mais orbitais atómicas para formar um novo conjunto de orbitais híbridas.
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LigaLigaççãoão no BFno BF33
redistribuir electrõeshibridação
Orbital p Orbital p nãonão ocupadaocupadaTrês orbitais
híbridas sp2
2p2s
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•• As As trêstrês orbitaisorbitais hhííbridasbridas resultamresultam dadamisturamistura de de umauma orbital s e orbital s e duasduas orbitaisorbitais p p →→→→→→→→3 3 spsp22
BF3BFBF33
••TemosTemos assimassim 3, 3, orbitaisorbitais hhííbridasbridas semisemi--preenchidaspreenchidas queque sãosão utilizadasutilizadas parapara formarformar as as ligaligaççõesões BB--F sigma .F sigma .
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1414
UmaUma orbital de orbital de cadacada F F sobrepõesobrepõe umauma dasdasorbitaisorbitais hhííbridasbridas spsp22 parapara formarformar umaumaligaligaççãoão sigma Bsigma B--FF
Ligação no BF3LigaLigaççãoão no BFno BF33
↑↑↑↑↑↑↑↑ B
F
F
F
↑↑↑↑
↑↑↑↑↑↑↑↑ B
F
F
F
↑↑↑↑
↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑ B
F
F
F
↑↑↑↑
↑↑↑↑↑↑↑↑ B
F
F
F
↑↑↑↑
↑↑↑↑
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LigaLigaççãoão no CHno CH44
Como Como justificarjustificar 4 4
ligaligaççõesões CC——H sigma H sigma
com um com um ânguloângulo de de
109109oo? ?
TemosTemos de de usarusar 4 4 orbitaisorbitais
atatóómicasmicas —— s, s, ppxx, , ppyy, e , e
ppzz —— parapara formarformar 4 4
orbitaisorbitais hhííbridasbridas..
109o109o
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LigaLigaççãoão no CHno CH44
Figure 10.6Figure 10.6
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Hibridação de OrbitaisHibridaHibridaççãoão de de OrbitaisOrbitais
# de Pares Isolados+
# de Átomos Ligados
Hibridação Exemplos
2
3
4
5
6
sp
sp2
sp3
sp3d
sp3d2
BeCl2
BF3
CH4, NH3, H2O
PCl5
SF6
Contar o número de pares isolados e o número de átomos ligados ao átomo central
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2020
O
C
O H
H
H
NH
Hsp
3
sp3
sp3
sp2
••
••
••C
LigaLigaççõesõesnana GlicinaGlicina
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2121
O
C
O H
H
H
NH
Hsp
3
sp3
sp3
sp2
••
••
••C
LigaLigaççõesões nanaGlicinaGlicina
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2222
O
C
O H
H
H
NH
Hsp
3
sp3
sp3
sp2
••
••
••C
LigaLigaççõesões nanaGlicinaGlicina
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2323
O
C
O H
H
H
NH
Hsp
3
sp3
sp3
sp2
••
••
••C
LigaLigaççõesões nanaGlicinaGlicina
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2424
O
C
O H
H
H
NH
Hsp
3
sp3
sp3
sp2
••
••
••C
LigaLigaççõesões nanaGlicinaGlicina
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2525
C
H
H
H
H
sp2
120Þ C
LigaLigaççõesões mmúúltiplasltiplasConsidereConsidere--se o se o etilenoetileno, C, C22HH44
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2626
Hibridação sp2 de um átomo de carbono
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2727
A orbital 2pz é perpendicular ao plano das orbitrais híbridas
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2828
LigaLigaççõesões no Cno C22HH44
Ligação Pi (ππππ) – densidade electrónica acima e abaixo dos núcleos dos átomos ligantes.
Ligação Sigma (σσσσ) – densidade electrónica entre os 2 átomos.
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2929
LigaLigaççãoão ππ no Cno C22HH44
A orbital p A orbital p nãonão utilizadautilizada ememcadacada áátomotomo de C de C contemcontemum um electrãoelectrão e e estaesta orbital orbital p p sobrepõesobrepõe com a orbital com a orbital p do p do áátomotomo vizinhovizinho paraparaformarformar a a ligaligaççãoão ππ..
p orb.for šbond
3 sp2
hybrid
orbitals
↑↑↑↑ ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↓↓↓↓
2p2s
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3030
LigaLigaççõesões σσσσσσσσ ee ππ nono CC22HH44
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3131
LigaLigaççõesões σσσσσσσσ ee ππ nono CHCH22OO
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3232
LigaLigaççõesões σσσσσσσσ e e ππ nono CC22HH22
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3333
C
H
H
CH
O
O H
Ligação simples 1 ligação sigma
Ligação dupla 1 ligação sigma e 1 ligação pi
Ligação tripla 1 ligação sigma e 2 ligações pi
σ ligações = 66+ 1 = 7
π ligações = 1
Ligações sigma (σ) e pi (π)
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3434
ConsequênciasConsequências dasdas LigaLigaççõesõesMMúúltiplasltiplas
A A rotarotaççãoão éé restringidarestringida emem tornotorno de de umauma ligaligaççãoão C=CC=C