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Ligação Química. Gilbert Newton Lewis (1875 - 1946). Regra do Octeto (válida apenas para elementos do 2º Período). Os átomos tendem a formar ligações até ficarem rodeados de oito electrões de valência, por forma a adquirirem uma configuração de gás nobre, de particular estabilidade. .

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slide2

Gilbert Newton Lewis

(1875 - 1946)

Regra do Octeto (válida apenas para elementos do 2º Período)

Os átomos tendem a formar ligações até ficarem rodeados de oito electrões de valência, por forma a adquirirem uma configuração de gás nobre, de particular estabilidade.

slide3

N.º de pares de electrões na camada de valência

Pares não ligantes

Distribuição mais favorável para os pares de electrões

Geometria

Exemplos

2

0

Linear

CO2, BeCl2, CS2, HgCl2

3

0

Triangular plana

BF3, BCl3, AlCl3

3

1

Angular

SO2, SnCl2, PbCl2

4

0

Tetraédrica

CH4, CCl4, SiF4

4

1

Pirâmide trigonal

NH3, NF3, PH3

4

2

~109º

Angular

H2O, H2S, OF2

5

0

Bipirâmide trigonal

PCl5, SbCl5

6

0

Octaédrica

SF6, SeF6

6

2

Quadrangular plana

XeF4

Repulsão dos Pares Electrónicos da Camada de Valência (RPECV)

slide4

Teoria da ligação de valência (TLV)

Dois átomos aproximam-se um do outro até que as suas orbitais coalescem.

Orbital 1s

atómica

Orbital 1s

atómica

Ligação s

(sigma)

slide5

Teoria da ligação de valência (TLV)

Ligação s (sigma).

Da coalescência de duas orbitais s ou px (considerando a aproximação dos dois átomos ao longo do eixo dos xx, estas últimas coalescem de topo), formar-se-á uma nuvem electrónica de simetria cilíndrica em torno do eixo internuclear, designando-se a ligação formada por ligação s (sigma).

Orbital 2px

atómica

Orbital 2px

atómica

Ligação s (sigma)

slide6

Teoria da ligação de valência (TLV)

Ligação p (pi).

A coalescência de duas orbitais py ou de duas pz, que coalescem lateralmente, originará uma ligação p (pi) que, à semelhança das orbitais p, será constituída por dois lóbulos.

LIgação p (pi)

Orbital 2p

atómica

Orbital 2p

atómica

slide7

Teoria da ligação de valência (TLV)

Uma ligação s é mais forte do que uma p, em virtude de a coalescência de topo ser superior à coalescência lateral – critério da coalescência máxima.

Ao somatório das ligações s e p que se estabelecem entre dois átomos, chama-se multiplicidade da ligação.

slide8

Teoria da ligação de valência (TLV)

hibridação

s

p

sp3

Hibridação sp3

6C - 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0

Uma orbital s e três orbitais p, produzem uma hibridação sp3

slide9

Teoria da ligação de valência (TLV)

Hibridação sp3

6C - 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0

slide10

Teoria da ligação de valência (TLV)

Hibridação sp3 - Metano

Estas orbitais fazem entre si ângulos de aproximadamente 109º, o que corresponde exactamente aos ângulos de ligação observados na molécula de metano. Esta vai então formar-se por coalescência de cada uma das quatro orbitais híbridas com a orbital 1s de um átomo de hidrogénio, resultando em quatro ligações s.

slide11

Teoria da ligação de valência (TLV)

hibridação

s

p

sp2

p

Hibridação sp2

6C - 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0

Uma orbital s e duas orbitais p, produzem a hibridação sp2

slide12

Teoria da ligação de valência (TLV)

Hibridação sp2

6C - 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0

Uma orbital s e duas orbitais p, produzem três orbitais hibridas sp2

slide13

Teoria da ligação de valência (TLV)

Três orbitais sp2 + orbital p

Vista de lado

Vista de topo

slide14

Teoria da ligação de valência (TLV)

Hibridação sp2–Eteno (ligação dupla)

A ligação dupla entre os dois átomos de carbono é, pois, formada por uma ligação s e outra p, dizendo-se que tem multiplicidade dois. A coalescência lado a lado da ligação p impede a rotação da ligação C-C.

slide15

Teoria da ligação de valência (TLV)

hibridação

s

p

sp

p

Hibridação sp

6C - 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0

Uma orbital s e uma orbital, produzem a hibridação sp

slide16

Teoria da ligação de valência (TLV)

Hibridação sp

6C - 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0

Uma orbital s e uma orbital p, produzem duas orbitais hibridas sp

slide17

Teoria da ligação de valência (TLV)

As duas orbitais sp e as duas orbitais p

slide18

Teoria da ligação de valência (TLV)

Hibridação sp–Etino (ligação tripla)

A ligação tripla entre os dois átomos de carbono é, pois, formada por uma ligação s e duas p, dizendo-se que tem multiplicidade três. A coalescência lado a lado das ligações pimpede a rotação da ligação C-C, o que não condiciona a geometria dado que as ligações s fazem ângulos de 180º, pelo que a molécula é linear.

slide19

Teoria das Orbitais Moleculares (TOM)

Segundo a Teoria das Orbitais Moleculares, a sobreposição de duas orbitais atómicas leva à formação de duas orbitais moleculares: uma orbital molecular ligante (s ou p), de menor energia, e uma orbital molecular antiligante (s* ou p*), de maior energia.

Quando as orbitais que se combinam são s ou px (considerando a aproximação dos átomos segundo o eixo xx), as orbitais moleculares obtidas designam-se sigma (s), enquanto que da combinação das orbitais atómicas py e pz, resulta a formação de orbitais moleculares p.

slide20

Teoria das Orbitais Moleculares (TOM)

Ordem da Ligação

Os electrões das orbitais moleculares ligantes (s ou p) são electrões ligantes e os das orbitais moleculares antiligantes (s* ou p*) são electrões antiligantes.

A diferença entre os electrões ligantes e os electrões antiligantes dá-nos o número de electrões efectivamente ligantes. Aqueles cujo efeito é mutuamente anulado chamam-se electrões não-ligantes.

slide21

Teoria das Orbitais Moleculares (TOM)

Formação de Orbitais Moleculares s1s e s*1s

s*1s

s1s

Para as orbitais 2s teremos um diagrama e formas semelhantes, simplesmente os valores de energia serão mais elevados.

slide22

Teoria das Orbitais Moleculares (TOM)

Molécula H2

Configuração Electrónica

H2 – s1s2

slide23

Teoria das Orbitais Moleculares (TOM)

Formação de Orbitais Moleculares s2pxe s*2px

s*2px

s2px

slide24

Teoria das Orbitais Moleculares (TOM)

Formação de Orbitais Moleculares p2pye p*2py

p*2py

p2py

As Orbitais Moleculares p2pze p*2pz são idênticas em energia, mas espacialmente perpendiculares.

slide25

Teoria das Orbitais Moleculares (TOM)

Energia relativa das Orbitais Moleculares para elementos dos 1.º e 2.º Períodos

slide26

Teoria das Orbitais Moleculares (TOM)

Preenchimento de orbitais moleculares de valência em moléculas diatómicas de elementos do 2.º Período

CONFIGURAÇÕES ELECTRÓNICAS

Li2: (s1s)2 (s*1s)2 (s2s)2

B2: (s1s)2 (s*1s)2 (s2s)2 (s*2s)2 (p2py)1 (p2pz)1

C2: (s1s)2 (s*1s)2 (s2s)2 (s*2s)2 (p2py)2 (p2pz)2

N2: (s1s)2 (s*1s)2 (s2s)2 (s*2s)2 (p2py)2 (p2pz)2 (s2px)2

O2: (s1s)2 (s*1s)2 (s2s)2 (s*2s)2 (p2py)2 (p2pz)2 (s2px)2 (p*2py)1 (p*2pz)1

F2: (s1s)2 (s*1s)2 (s2s)2 (s*2s)2 (p2py)2 (p2pz)2 (s2px)2 (p*2py)2 (p*2pz)2

slide27

Híbridos de Ressonância

(Benzeno)

Teoria da Ligação de Valência

Ângulos de 120º entre os carbonos: hibridação sp2

Nas ligações s são envolvidos 24 electrões (2 x 12 ligações). Como a molécula do benzeno tem 30 electrões de valência sobram 6 nas orbitais p que apenas podem coalescer lateralmente para formar ligações p.

slide28

Híbridos de Ressonância

(Benzeno)

Como a molécula do benzeno tem 30 electrões de valência sobram 6 nas orbitais p que apenas podem coalescer lateralmente para formar ligações p.

Qualquer uma das duas estruturas tem ligações simples e duplas, no entanto…

Comprimento das ligações:

Simples (C-C): 154 pm

Dupla (C=C): 133 pm

Benzeno: 140 pm (todas iguais)

Como explicar?

slide29

Híbridos de Ressonância

(Benzeno)

August Kekulé (1829-1896)

slide30

Híbridos de Ressonância

(Benzeno)

Kekulé sugeriu que o benzeno seria uma estrutura híbrida entre as duas representações de Lewis.

August Kekulé (1829-1896)

slide31

Híbridos de Ressonância

(Benzeno)

Os 6 electrões p encontram-se assim deslocalizados por toda a estrutura.

As ligações na molécula de benzeno são assim todas iguais, com ordem de ligação de 1,5.

slide32

Híbridos de Ressonância

(Benzeno)

Moléculas como o benzeno, que não podem ser descritas por uma única estrutura de Lewis, dizem-se híbridos de ressonância.

Representação simplificada:

slide33

Híbridos de Ressonância

(Benzeno)

Qual o significado da seta na estrutura do benzeno?

slide34

Híbridos de Ressonância

(Benzeno)

A mula (um híbrido de cavalo e burro):

Alguém vê um cavalo a interconverter-se num burro?

slide35

Híbridos de Ressonância

(Benzeno)

A seta significa que a estrutura é hibrida: nem é uma, nem é outra, mas uma mistura das duas.

Não confundir com a seta de equilíbrio químico em que há interconversão!!!!!

slide36

Outros Híbridos de Ressonância

Ozono (O3)

Dióxido de Enxofre (SO2)

Ligações s

Ligações s

Ligações p

Ligações p

ou

ou