Ligações Químicas · Ligações Químicas DQOI - UFC 2. Prof. Nunes Porque é que a ceracera...

Prof. Nunes

Ligações QuímicasLigações Químicas

Universidade Federal do Ceará

Centro de Ciências

Departamento de Química Orgânica e Inorgânica

Química Geral e Orgânica

DQOI - UFC


Prof. Dr. José Nunes da Silva [email protected]

1

Prof. Nunes

� Por que as substânciassubstâncias ao nosso redor sese comportamcomportam diferentementediferentemente?

� Isto é, porque salsal dede cozinhacozinha (ou qualquer outra substância iônica) é umsólidosólido duro,duro, frágilfrágil,, dede altoalto pontoponto dede fusãofusão ee conduzconduz umauma correntecorrente elétricaelétricasomentesomente quandoquando fundidosfundidos ouou dissolvidosdissolvidos nana águaágua?


DQOI - UFC2

Prof. Nunes

� Porque é que a ceracera dada velavela (junto com a maioria das substânciascovalentes) apresentam baixobaixo pontoponto dede fusão,fusão, sãosão macios,macios, ee nãonão sãosãocondutorescondutores dede eletricidadeeletricidade, embora o diamantediamante ee outrasoutras poucaspoucas exceçõesexceçõespossuempossuem pontospontos dede fusãofusão elevadíssimoselevadíssimos ee sãosão extremamenteextremamente durosduros


DQOI - UFC3

Prof. Nunes

� E por que o cobrecobre (e outras substâncias metálicas) sãosão brilhantes,brilhantes,maleáveismaleáveis ee capazescapazes dede conduzirconduzir umauma correntecorrente sese fundidofundido ouou sólidosólido?


DQOI - UFC4

Prof. Nunes

� As respostas estão no tipotipo dede ligaçãoligação dentro da substância, as quais sãosãoresponsáveisresponsáveis pelo pelo comportamentocomportamento dede substânciassubstâncias.

� Em nível atômico, podemos distinguir um metalmetal de um nãonão--metalmetal com baseem várias propriedades que se correlacionam com a posição na tabelaperiódica.


DQOI - UFC5

Prof. Nunes

�� TrêsTrês tipostipos dede ligaçãoligação são resultantes de trêstrês formasformas dede combinaçãocombinação

entre trêstrês diferentesdiferentes tipostipos dede átomosátomos:

�� metalmetal ++ nãonão--metalmetal�� nãonão--metalmetal ++ nãonão--metalmetal�� metalmetal ++ metalmetal


DQOI - UFC6

Prof. Nunes

� O númeronúmero dede elétronselétrons e seus arranjosarranjos nasnas camadascamadas dosdos átomosátomosdeterminam as propriedades químicas e físicas dos elementos, bem comoos tipos de ligações químicas formam.

� Nós escrevemos fórmulasfórmulas LewisLewis (ou representações de Lewis) como ummétodométodo dede representaçãorepresentação dosdos elétronselétrons, as quais serão frequentementeutilizadas.

Fórmulas de LewisFórmulas de Lewis

DQOI - UFC7

Prof. Nunes

� Caracterizada pela transferênciatransferência dede elétronselétrons e formaçãoformação dede ligaçãoligação

iônicaiônica entre os átomos com grandesgrandes diferençasdiferenças dede suassuas tendênciastendências paraparaperderperder ouou ganharganhar elétronselétrons.

Metal + Metal + NãoNão--metalmetal

� O metalmetal (energia(energia dede ionizaçãoionização baixa)baixa) perdeperde umum ouou doisdois elétronselétrons dede valênciavalência,e o átomo nãonão--metalmetal ((eletroafinidadeeletroafinidade altamentealtamente negativa)negativa) ganhaganha elétron(selétron(s).

MetaisMetais NãoNão-- MetaisMetais

DQOI - UFC

MetaisMetais NãoNão-- MetaisMetais

8

Prof. Nunes

� A transferênciatransferência dede elétronselétrons de metal para não-metal ocorre, e cada átomoformaforma umum íoníon comcom umum gásgás nobrenobre configuraçãoconfiguração eletrônicaeletrônica.

� A atraçãoatração eletrostáticaeletrostática entre esses íons positivos e negativos constituiconstituiumauma matrizmatriz tridimensionaltridimensional de um sólido iônico, cuja fórmula químicarepresenta a relação cátion-ânion.


DQOI - UFC9

Prof. Nunes

Retículo CristalinoRetículo Cristalino

DQOI - UFC10

Prof. Nunes

Cristal IônicoCristal Iônico

DQOI - UFC11

Prof. Nunes

Cristal Iônico Cristal Iônico -- NaClNaCl

DQOI - UFC12

Prof. Nunes

Cristal Iônico Cristal Iônico -- Outros TiposOutros Tipos

DQOI - UFC13

Prof. Nunes

Células UnitáriasCélulas Unitárias

DQOI - UFC14

Prof. Nunes

Estrutura dos CristaisEstrutura dos Cristais

DQOI - UFC15

Prof. Nunes

Célula Unitária x Célula Unitária x Formato do CristalFormato do Cristal

DQOI - UFC16

Prof. Nunes

� Considere a reação do sódiosódio (metalmetal dodo grupogrupo IAIA) com o clorocloro (nãonão--metalmetaldodo grupogrupo VIIAVIIA).

� O sódiosódio é um metalmetal maciomacio prateadoprateado (p(p..ff.. 9898 °°C)C)..


DQOI - UFC

� O clorocloro é gásgás corrosivocorrosivo verdeverde--amareladoamarelado, à temperatura ambiente.

� Tanto o sódiosódio como o clorocloro reage com água vigorosamente. Por outrolado, o cloretocloreto dede sódiosódio éé umum sólidosólido brancobranco (p(p..ff.. 801801 ºCºC)) queque sese dissolvedissolve nanaáguaágua semsem reaçãoreação ee comcom aa absorçãoabsorção dede apenasapenas umum poucopouco dede calorcalor.

� Podemos representar a reação para sua formação como

17

Prof. Nunes

Sódio + Sódio + CloroCloro

DQOI - UFC18

Prof. Nunes


1 elétron perdido1 elétron perdido

1 elétron ganho1 elétron ganho

DQOI - UFC

1 elétron ganho1 elétron ganho

Representação de LewisRepresentação de Lewis

19

Prof. Nunes


Representação de LewisRepresentação de Lewis

� A fórmulafórmula químicaquímica do cloreto de sódio (NaCl) nãonão indicaindica

DQOI - UFC

� A fórmulafórmula químicaquímica do cloreto de sódio (NaCl) nãonão indicaindica

explicitamenteexplicitamente aa naturezanatureza iônicaiônica dosdos compostocomposto, somente arazão de íons.

� Além disso, os valoresvalores dede eletronegatividadeseletronegatividades nemnem sempresempre sãosãodisponíveisdisponíveis.

� Portanto, devemosdevemos aprenderaprender aa reconhecerreconhecer, a partir de posições deelementos da tabela periódica tendências e conhecidona eletronegatividade, quandoquando aa diferençadiferença dede eletronegatividadeeletronegatividade éégrandegrande suficientesuficiente parapara favorecerfavorecer aa ligaçãoligação iônicaiônica.

20

Prof. Nunes

� A maior diferença de eletronegatividadeeletronegatividade ((∆∆∆∆∆∆∆∆E)E) ocorre a partir do cantoinferior esquerdo para canto superior direito, então:

�� CsFCsF ((∆∆EE == 33..33)) éé maismais iônicoiônico que LiILiI ((∆∆∆∆∆∆∆∆EE == 11,,55))


DQOI - UFC21

Prof. Nunes

� Todos os metais do grupo IA (Li, Na, K, Rb, Cs) reagirão com oselementos do grupogrupo VIIAVIIA ((F,F, ClCl,, Br,Br, I)I) para formar compostos iônicos demesma fórmula geral, MX.

�� TodosTodos osos íonsíons resultantesresultantes, M+ and X-, têmtêm configuraçõesconfigurações de de gásgás nobrenobre.


DQOI - UFC22

Prof. Nunes

� Podemos representar a reação geral dos metaismetais dodo grupogrupo IAIA com osnãonão--metaismetais dodo grupogrupo VIIAVIIA, da seguinte forma:


DQOI - UFC

nãonão--metaismetais dodo grupogrupo VIIAVIIA, da seguinte forma:

23

Prof. Nunes

� Consideremos a reação do lítiolítio (Grupo(Grupo IA)IA) com o oxigêniooxigênio (Grupo(Grupo VIA)VIA)

para formar o óxidoóxido dede lítiolítio, um composto sólidosólido iônicoiônico (p(p..ff.. 17001700 °° C)C)..

� Podemos representar a reação como

Metal IA + Metal IA + NãoNão--metal VIAmetal VIA

DQOI - UFC


2 elétrons ganhos2 elétrons ganhos


24

Prof. Nunes

Compostos Iônicos Binários Compostos Iônicos Binários -- SumárioSumário

DQOI - UFC25

Prof. Nunes

� A discussão a seguir pode ajudar a entenderentender porpor queque aa ligaçãoligação iônicaiônica ocorreocorreentreentre elementoselementos com energiasenergias dede ionizaçãoionização baixabaixa e aqueles comeletronegatividadeseletronegatividades altasaltas.

� Há uma tendênciatendência geralgeral na natureza de alcançaralcançar aa estabilidadeestabilidade.

Ligação Iônica Ligação Iônica xx Energia Energia

DQOI - UFC

� Uma maneira de fazer isso é através da reduçãoredução potencialpotencial energiaenergia;lembrando que energias mais baixas geralmente representam arranjosarranjos maismaisestáveisestáveis.

26

Prof. Nunes

Ligação Iônica Ligação Iônica xx Energia Energia

DQOI - UFC27

Prof. Nunes

� A determinaçãodeterminação experimentalexperimental diretadireta da energiaenergia dada rederede de um sólido iônico

éé difícildifícil e nemnem sempresempre possívelpossível.

� Porém, podepode serser indiretamenteindiretamente determinadadeterminada através de um ciclociclo

termodinâmicotermodinâmico, idealizado por MaxMax BornBorn e FritzFritz HaberHaber em 1919.

Ciclo de BornCiclo de Born--HaberHaber

DQOI - UFC

1882 -

28

Prof. Nunes

NaCl(s)Na(s) ½ Cl2(g)+∆∆HHff

oo = = -- 411 KJ/mol411 KJ/mol

Etapa 1Etapa 1

∆H =

Etapa 2Etapa 2

∆H = 120 KJ/mol

Etapa 4Etapa 4

Etapa 5Etapa 5

- U

Ciclo de BornCiclo de Born--HaberHaber

UU

-

DQOI - UFC

Na(g)

∆H = 107,8 KJ/mol

Etapa 3Etapa 3

∆H = + 496 KJ/mol

Cl(g)

Etapa 4Etapa 4

∆H = - 349 KJ/molCl (g)

Na+(g)

+

-

107, 8 + 120 + 496 – 349 – U = -411 U = 785,8 KJ/molU = 785,8 KJ/mol29

Prof. Nunes

ExercitandoExercitando

Utilizando o ciclo de Bornciclo de Born--HaberHaber, determine a entalpia de rede entalpia de rede do CaFCaF2.

∆H ionizações Ca = +1731 KJ/mol

∆H dissociação da ligação (F-F) = +139 KJ/mol

∆H sublimação Ca(s) = +179,3 KJ/mol

Eletroafinidade F = - 327,9 KJ/mol

DQOI - UFC

∆Hfo CaF2(s) = - 1219,6 KJ/mol

Eletroafinidade F = - 327,9 KJ/mol

Prof. Nunes


CaF2(s)Ca(s) F2(g)+∆∆HHff

oo = = -- 1219,6 KJ/mol1219,6 KJ/mol

Etapa 1Etapa 1

∆H = 179,3 KJ/mol

Etapa 2Etapa 2

2 F(g)

∆H = 139 KJ/mol

Etapa 4Etapa 4

∆H = 2x2x (- 327,9) KJ/mol

Etapa 5Etapa 5

- U

2 F (g)

-

UU

DQOI - UFC

Ca(g)

179,3 KJ/mol

Etapa 3Etapa 3

∆H = + 1731 KJ/mol

2 F(g)∆H = 2x2x (- 327,9) KJ/mol

179,3 + 139 + 1731 – 655,8 – U = -1219,6 U = 2613,1 KJ/molU = 2613,1 KJ/mol31

2 F (g)

Ca++(g)

+

Prof. Nunes

Entalpias de RedeEntalpias de Rede

DQOI - UFC

Lei de Coulomb = K . C1 . C2

r32

Prof. Nunes

Entalpias de RedeEntalpias de Rede

DQOI - UFC

Ca3(PO4)2 esqueleto osteoporose33

Prof. Nunes

Propriedades dos Compostos IônicosPropriedades dos Compostos Iônicos

A forte atração entre os íons forte atração entre os íons com cargas opostas cargas opostas em um sólido cristalino influencia usas propriedadesinfluencia usas propriedades, tais como:

� alto ponto de fusão� alto ponto de ebulição

DQOI - UFC34

Prof. Nunes


A forte atração entre os íons forte atração entre os íons com cargas opostas cargas opostas em um sólido cristalino influencia usas propriedadesinfluencia usas propriedades, tal como:

� fragilidade

DQOI - UFC35

Prof. Nunes


A forte atração entre os íons forte atração entre os íons com cargas opostas cargas opostas em um sólido cristalino influencia usas propriedadesinfluencia usas propriedades, tal como:

� condutividade elétrica

DQOI - UFC

a)a) sólido iônicosólido iônico b) sólido iônicob) sólido iônico

fundidofundido

c) sólido iônicoc) sólido iônico

dissolvido em águadissolvido em água

36

Prof. Nunes

Estruturas de LewisEstruturas de Lewis

� Anteriormente, utilizamos as fórmulasfórmulas dede LewisLewis para representarrepresentarátomosátomos ee íonsíons monoatômicosmonoatômicos.

� Agora, usaremos as fórmulasfórmulas dede LewisLewis para mostrarmostrar osos elétronselétrons dedevalênciavalência em três moléculas simples.

DQOI - UFC

� A moléculamolécula dede águaágua pode ser representada por qualquer um dosesquemas a seguir.

� Uma moléculamolécula dede HH22OO tem doisdois parespares dede elétronselétrons compartilhadoscompartilhados, ouseja, duasduas ligaçõesligações covalentescovalentes simplessimples e doisdois parespares nãonão--compartilhadoscompartilhados.

37

Prof. Nunes


� Amoléculamolécula dede COCO22 temtem 44 parespares dede elétronselétrons compartilhadoscompartilhados

� O átomo central (C) não tem nenhumnenhum parpar dede elétronselétrons nãonão--compartilhadoscompartilhados.

� Já os átomos de oxigênio têm 22 parespares dede elétronselétrons nãonão--compartilhadoscompartilhados

DQOI - UFC38

Prof. Nunes


� As ligações covalentes em um íoníon poliatômicopoliatômico podempodem serser representadasrepresentadasdada mesmamesma formaforma.

� A fórmula de Lewis para o íoníon amônio,amônio, NHNH44++ apresenta apenas oitooito

elétronselétrons, embora o átomo de NN tenhatenha cincocinco elétrons em sua camada devalência, e cada átomo de HH tenhatenha umum, para um total de 5+4(1)=9elétrons.

DQOI - UFC

� O íoníon amônio,amônio, NHNH44++, é representado com cargacarga ++11, pois tem 11 elétronelétron aa

menosmenos que os átomos originais.

39

Prof. Nunes


� A escrita de estruturasestruturas dede LewisLewis é um métodométodo dede representaçãorepresentaçãoeletrônicaeletrônica, que é útil como uma primeira aproximação para sugeriresquemas de ligação.

� É importante lembrar que as fórmulas de Lewis mostrammostram apenasapenas oonúmeronúmero dede elétronselétrons dede valência,valência, oo númeronúmero ee tipostipos dede ligações,ligações,ee aa ordemordem nana qualqual osos átomosátomos estão ligados.

DQOI - UFC

� Elas nãonão têmtêm aa intençãointenção de mostrarmostrar asas formasformas tridimensionaistridimensionais dasmoléculas e íons poliatômicos

40

Prof. Nunes

A Regra do OctetoA Regra do Octeto

�� ElementosElementos representativosrepresentativos, geralmente, atingematingem configuraçãoconfiguração eletrônicaeletrônicaestávelestável dede gásgás nobrenobre quandoquando eleseles compartilhamcompartilham elétronselétrons.

� Na moléculamolécula dede águaágua possui:� 8 elétrons na camada externa do átomo de O, e tem a

configuraçãoconfiguração eletrônicaeletrônica igualigual aa dodo neonneon;�� 22 elétronselétrons estãoestão nana camadacamada dede valênciavalência dede cadacada átomoátomo dede HH, e

DQOI - UFC

cada um deles tem a configuração eletrônica do hélio.

41

Prof. Nunes

Regra do OctetoRegra do Octeto

� Da mesma forma, o C e O de CO2 e o N da NH3 e do íon NH4+ têm 88

elétronselétrons em suas vamadas de valência.

� Os átomos de H na NH3 e no íon NH4+ têm dois elétrons.

DQOI - UFC

� Muitas estruturasestruturas dede LewisLewis são baseadas na idéia de que, nana maioriamaioria

dosdos seusseus compostoscompostos, os elementos representativos alcançamalcançamconfiguraçõesconfigurações dede gasesgases nobresnobres.

� Esta declaração é geralmente chamada de “RegraRegra dodo OctetoOcteto”, porque asconfiguraçõesconfigurações dede gasesgases nobresnobres têmtêm 88 elétronselétrons emem suassuas camadascamadas dede

valênciavalência (exceto para o He, que tem 2).

42

Prof. Nunes


� Para escrevermosescrevermos umauma estruturaestrutura dede LewisLewis, baseada na regra do octeto,devemosdevemos decidirdecidir comocomo colocarcolocar osos elétronselétrons aoao redorredor dosdos átomosátomos..

� quantos dos elétrons de valência disponíveis são elétronselétrons ligantesligantes

(compartilhados)?� quantos são os elétronselétrons nãonão--compartilhadoscompartilhados (associado com

apenas um átomo)?

DQOI - UFC

� Um par de elétrons não-compartilhado no mesmo orbital é chamado deum parpar isoladoisolado.

� Uma relaçãorelação matemáticamatemática simples é útil aqui:

C = C = NN -- DD

43

Prof. Nunes


� Uma relação matemática simples é útil aqui:

C = C = NN -- DD

�� CC éé oo númeronúmero totaltotal dede elétronselétrons compartilhadoscompartilhados nana moléculamolécula ouou íoníonpoliatómicospoliatómicos

DQOI - UFC

�� NN éé oo númeronúmero totaltotal dede elétronselétrons dede valênciavalência necessáriosnecessários parapara todostodos ososátomosátomos nana moléculamolécula (ou(ou íon)íon) alcançaremalcançarem asas configuraçõesconfigurações dede gasesgasesnobresnobres.

�� DD éé oo númeronúmero dede elétronselétrons disponíveisdisponíveis nasnas camadascamadas dede valênciavalência dede todostodososos átomosátomos (representantivos)(representantivos).. ÉÉ éé igualigual àà somasoma dede seusseus númerosnúmeros dodogruposgrupos nana tabelatabela periódicaperiódica..

�� DevemosDevemos ajustarajustar DD, se necessário, parapara cargascargas iônicasiônicas. Nósadicionamos elétrons para cargas negativas e subtraímoselétrons para cargas positivas.44

Prof. Nunes

� Para a moléculamolécula FF22, por exemplo:

necessáriosnecessários

disponíveisdisponíveis

compartilhadoscompartilhados


C = C = NN -- DD

DD

NN

DQOI - UFC45


� Portanto, a estrutura de Lewis para a moléculamolécula FF22 apresenta um totaltotal dede1414 elétronselétrons dede valênciavalência, com 22 elétronselétrons compartilhadoscompartilhados emem umauma ligaçãoligaçãosimplessimples.

C = C = NN -- DD

Prof. Nunes

� Para a moléculamolécula COCO22, por exemplo:




compartilhadoscompartilhadosC = C = NN -- DD

DD

NN

DQOI - UFC46

� Portanto, a estrutura de Lewis para a moléculamolécula COCO22 apresenta um totaltotal 1616elétronselétrons dede valênciavalência, com 88 elétronselétrons compartilhadoscompartilhados emem 44 ligaçõesligações.

Prof. Nunes


� Para o íoníon NHNH44++, por exemplo:




DD

NN

DQOI - UFC47

� Portanto, a estrutura de Lewis para o íoníon NHNH44++ apresenta um totaltotal 1616

elétronselétrons dede valênciavalência, com 88 elétronselétrons compartilhadoscompartilhados emem 44 ligaçõesligações.

Prof. Nunes

1) Selecione um esqueletoesqueleto razoávelrazoável (simétrico)(simétrico) para a molécula (ou íonpoliatómico).

a) O elementoelemento menosmenos eletronegativoeletronegativo é geralmente oo elementoelementocentralcentral. O elemento menos eletronegativo é geralmente aquele queprecisa de mais elétrons para completar o octeto. ExemploExemplo:: OO CSCS22

temtem oo esqueletoesqueleto SS CC SS.

EscrevendoEscrevendo Estruturas de LewisEstruturas de Lewis

DQOI - UFC

b) Os átomosátomos dede oxigêniooxigênio nãonão sese ligamligam entreentre sisi, exceto nasmoléculas de O2 , O3; peróxido de hidrogênio, H2O2, e seusderivados, que contêm o O2

-2, e os superóxidossuperóxidos, que contêm ogrupo O2

-2. PorPor exemplo,exemplo, oo íoníon sulfato,sulfato, SOSO44--22 temtem oo esqueletoesqueleto

48

Prof. Nunes

c) Em oxiácidosoxiácidos terciáriosterciários, o hidrogênio normalmente se liga a umátomo de O, e não se liga ao átomo central. ExemploExemplo:: ácidoácidonitroso,nitroso, HNOHNO22,, temtem oo esqueletoesqueleto HONHON. HáHá poucaspoucas exceçõesexceções destadestaregra,regra, taistais comocomo HH33POPO33 ee HH33POPO22.

d) Para íonsíons ouou moléculasmoléculas queque têmtêm maismais dede umum átomoátomo centralcentral, osesqueletos mais simétricos possíveis são utilizados. Exemplos:


DQOI - UFC

C2H4 e P2O7-4 têm os seguintes esqueletos:

49

Prof. Nunes

2) Calcular NN, o númeronúmero dede elétronselétrons dede valênciavalência necessáriosnecessários para todosos átomos no molécula (ou íon) alcançarem as configurações de gasesnobres.


NN

DQOI - UFC50

NN

NN

Prof. Nunes

Calcule DD, oo númeronúmero dede elétronselétrons disponíveisdisponíveis nas camadas de valência detodos os átomos.

� Para íonsíons carregadoscarregados negativamentenegativamente, adicione a este total onúmero de elétrons igual à carga sobre o ânion;

� Para de íonsíons carregadoscarregados positivamentepositivamente, subtraia o número deelétrons igual à carga no cátion. Exemplos:


DQOI - UFC51

DD

DD

DD

Prof. Nunes

Calcule CC, o númeronúmero totaltotal dede elétronselétrons compartilhadoscompartilhados na molécula (ouíon), usando a relação CC == NN -- DD. Exemplos:


CC = = NN -- DD

é compartilhados (6 pares)é compartilhados (6 pares)

DQOI - UFC52

CC = = NN -- DD

CC = = NN -- DD



Prof. Nunes

3)3) ColoqueColoque osos elétronselétrons compartilhadoscompartilhados (C)(C) nono esqueletoesqueleto como paresparescompartilhadoscompartilhados. Use ligaçõesligações duplasduplas ee triplastriplas somentesomente quandoquandonecessárionecessário.


DQOI - UFC53 C = 12 8 8C = 12 8 8

Prof. Nunes

4) Coloque os elétrons adicionais no esqueleto como parespares dede elétronselétronsisoladosisolados para preencherpreencher oo octetoocteto dede cadacada elementoelemento dodo grupogrupo AA (excetoH, que pode compartilhar apenas 2 elétrons). Verifique se o númerototal de elétrons é igual a AA (etapa 2). Exemplos:


DQOI - UFC

VerificaçãoVerificação::

� 16 pares de elétrons foram utilizados e todos os octetos são completos.

� 2 x 16 = 32 elétrons disponíveis.

54

Prof. Nunes


DQOI - UFC




55

Prof. Nunes


DQOI - UFC




56

Prof. Nunes

EscrevaEscreva aa estruturaestrutura dede LewisLewis dada moléculamolécula NN22..

SoluçãoSolução::



disponíveisdisponíveisDD

NN

DQOI - UFC


� 10 elétrons (5 pares) foram utilizados.57


(3 pares); uma ligação tripla(3 pares); uma ligação tripla

44 elétronselétrons restantesrestantes sãosão acomodadosacomodados comocomo parespares dede elétronselétrons

isoladosisolados nosnos nitrogêniosnitrogênios ((22 emem cada)cada)

Prof. Nunes

EscrevaEscreva aa estruturaestrutura dede LewisLewis dada moléculamolécula CSCS22..





NN

DQOI - UFC



C = C = NN -- DD compartilhadoscompartilhados

CC jájá temtem umum octetoocteto;; entãoentão osos 88 éé remanescentesremanescentes sãosão distribuídosdistribuídos comocomo parespares

isoladosisolados nosnos átomosátomos dede enxofreenxofre parapara queque cadacada SS completecomplete oo octetoocteto.. AA estruturaestrutura

dede LewisLewis éé::

compartilhados (4 pares); 2 ligações duplascompartilhados (4 pares); 2 ligações duplas

Prof. Nunes

EscrevaEscreva aa estruturaestrutura dede LewisLewis dada moléculamolécula COCO3322--..





DD

NN

DQOI - UFC




C = C = NN -- DD (4 pares)compartilhados(4 pares)compartilhados

compartilhados (4 pares)compartilhados (4 pares)

Prof. Nunes

Estruturas de Lewis de Estruturas de Lewis de Compostos OrgânicosCompostos Orgânicos

DQOI - UFC60

Prof. Nunes


AlgumasAlgumas regrasregras geraisgerais parapara desenhardesenhar estruturasestruturas dede LewisLewis dede moléculasmoléculasorgânicasorgânicas..

1) Na maioriamaioria dosdos compostoscompostos covalentescovalentes, os elementoselementos representativosrepresentativos

seguemseguem oo octetoocteto regraregra, exceto que o hidrogênio que semprecompartilha apenas dois elétrons.

DQOI - UFC

2) O carbonocarbono sempresempre formaforma quatroquatro ligaçõesligações. IssoIsso podepode serser feitofeito comocomo:a) quatro ligações simplesb) duas ligações duplasc) duas ligações simples e uma ligação duplad) uma ligação simples e uma ligação tripla

3) O hidrogêniohidrogênio constituiconstitui apenasapenas umauma ligaçãoligação com um outro elemento,assim o hidrogênio não pode ser um átomo central.

61

Prof. Nunes


4)4) EmEm espéciesespécies neutrasneutras, o nitrogênionitrogênio formaforma dede trêstrês ligaçõesligações, e ooxigêniooxigênio duasduas.

5)5) NãoNão--metaismetais podempodem formarformar ligaçõesligações simples,simples, ligaçõesligações duplasduplas ouou triplastriplas,masmas nuncanunca ligaçõesligações quádruplosquádruplos.

DQOI - UFC

6) O carbonocarbono forma ligaçõesligações duplasduplas ouou triplastriplas comcom osos átomosátomos C,C, N,N, OO

ouou SS;

7) O oxigêniooxigênio pode formar ligaçõesligações duplasduplas comcom muitosmuitos outrosoutros elementoselementos.

62

Prof. Nunes

Cargas FormaisCargas Formais

�� CargaCarga formalformal é a cargacarga hipotéticahipotética emem umum átomoátomo emem umauma moléculamolécula (ouíon poliatômico).

�� ParaPara encontrarencontrar aa cargacarga formalformal, contamoscontamos osos elétronselétrons ligantesligantes, como sefossem igualmente compartilhados entre os dois átomos ligados.

DQOI - UFC

� O conceitoconceito dede cargascargas formaisformais nos ajuda aa escreverescrever asas estruturasestruturas dedeLewisLewis corretamentecorretamente na maioria dos casos.

� A fórmula maismais energeticamenteenergeticamente favorávelfavorável para um molécula é

normalmente aquela em que a cargacarga formalformal emem cadacada átomoátomo éé igualigualzerozero ouou oo maismais próximopróximo dede zerozero possívelpossível.

63

Prof. Nunes


� Considere a reação da NHNH33 com íons de hidrogênio, H+, para formar oíon amônio, NHNH44++.

DQOI - UFC

� O parpar dede elétronselétrons nãonão compartilhadocompartilhado no átomo de NN da NHNH33 écompartilhado com o íoníon HH++ para formar o íon NHNH44++, no qual o átomo NNtemtem quatroquatro ligaçõesligações covalentescovalentes.

� Por ser um elemento do grupo VA, esperamos que o NN formeforme trêstrêsligaçõesligações covalentes para completar seu octeto.

�� ComoComo podemospodemos descreverdescrever oo fatofato dede queque NN temtem quatroquatro ligaçõesligaçõescovalentescovalentes emem espéciesespécies comocomo NHNH44++?64

Prof. Nunes


A resposta é obtida através do cálculocálculo dada cargacarga formalformal em cada átomo noíon NHNH44++ pelas seguintes regras:

DQOI - UFC

1) A cargacarga formalformal (CF)(CF) em um átomo de uma estrutura de Lewis é dadapela relação:

CF = (nCF = (noo grupo) grupo) –– (n(noo ligações) + (nligações) + (noo é isolados)é isolados)

AsAs cargascargas formaisformais sãosão representadasrepresentadas pelospelos sinaissinais (+)(+) ee ((--)) parapara distinguidistingui--loslosdasdas cargascargas reaisreais nosnos íonsíons.

65

Prof. Nunes


2) Em uma estrutura de Lewis, um átomoátomo queque temtem oo mesmomesmo númeronúmero dedeligaçõesligações queque oo númeronúmero dede seuseu grupogrupo periódicoperiódico tem uma cargacarga formalformal

igualigual aa zerozero.

DQOI - UFC

igualigual aa zerozero.

CF = (nCF = (noo grupo) grupo) –– (n(noo ligações) + (nligações) + (noo é isolados)é isolados)

Para o nitrogênio na molécula da amôniaamônia (NH(NH33)):

CF = (5) CF = (5) –– (3) + (2) = 0(3) + (2) = 0

66

Prof. Nunes


3) a) EmEm umauma moléculamolécula, a somasoma dasdas cargascargas formaisformais dosdos átomosátomos éé zerozero.

b) Em um íon poliatômico, a somasoma dasdas cargascargas formaisformais dosdos átomosátomos éé

DQOI - UFC

b) Em um íon poliatômico, a somasoma dasdas cargascargas formaisformais dosdos átomosátomos éé

igualigual àà cargacarga dodo íoníon.

67

a) b)

Prof. Nunes


DQOI - UFC68

Prof. Nunes

Limitações da Regra do OctetoLimitações da Regra do Octeto

EscrevaEscreva aa estruturaestrutura dede LewisLewis dada moléculamolécula BeClBeCl22.



NN

DQOI - UFC69

octeto incompletoocteto incompleto


C = C = NN -- DD

DD


Cálculos das cargas formais mostram queCálculos das cargas formais mostram que

para para BeBe, CF =, CF = ee

Prof. Nunes


� No BeCl2, os átomos de cloro possuem a mesma configuração deargônio, [Ar], e o berílioberílio temtem apenasapenas quatroquatro elétronselétrons.

� Compostos como BeCl2, emem queque oo átomoátomo centralcentral

temtem menosmenos dede 88 elétronselétrons, às vezes, são referidos como compostoscompostosdeficientesdeficientes dede elétronselétrons.

DQOI - UFC

� Esta deficiência refere-se apenasapenas aa satisfazersatisfazer aa regraregra dodo octetoocteto para oátomo central.

� O termo nãonão implicaimplica queque existemexistem menosmenos elétronselétrons dodo queque háhá prótonsprótons

no núcleo, como no caso de um cátion, porqueporque aa moléculamolécula éé neutraneutra.

70

Prof. Nunes


� A estrutura de Lewis escrita para o BeCl2 não satisfaz a regra do octeto.

� Todavia outra estrutura pode ser escrita:

DQOI - UFC

� Vamos avaliar as cargascargas formaisformais para os átomos na estrutura sugerida:

�� TodosTodos osos átomosátomos estãoestão comcom oo octetoocteto completocompleto.71

BeBe, CF =, CF =

ClCl, CF =, CF =

Prof. Nunes


XX

� Dissemos anteriormente que aa estruturaestrutura maismais favorávelfavorável parapara umauma

moléculamolécula é aquela em que a cargacarga formalformal em cada átomo é zero, sesepossívelpossível.

+1-2+1

DQOI - UFC

� No caso de alguns átomosátomos teremterem cargascargas formaisformais diferentesdiferentes dede zerozero,seria de esperar que os átomosátomos maismais eletronegativoseletronegativos (Cl)(Cl) fossemfossem ososcomcom asas menoresmenores cargascargas formaisformais.

� Desta forma, preferimos a estruturaestrutura dede LewisLewis àà esquerdaesquerda.

72

Prof. Nunes


� Se poderia esperar uma situaçãosituação semelhantesemelhante para os compostos deoutros metais do grupogrupo IIAIIA (Mg, Ca, Sr, Ba e Ra)

� Estes elementos, no entanto, têm energiasenergias dede ionizaçãoionização menoresmenores eraioraio atômicoatômico maioresmaiores do que átomo de BerílioBerílio (Be)(Be).

DQOI - UFC

� Assim, eles geralmentegeralmente formamformam íonsíons perdendoperdendo doisdois elétronselétrons.

73

Prof. Nunes


Escreva a estruturaestrutura dede LewisLewis para o BClBCl33 (umgás à temperatura ambiente)

necessáriosnecessáriosNN

DQOI - UFC

BBBrBr33 BBII33

74



C = C = NN -- DD

DD

NN


Cargas formais:Cargas formais: para Bpara B, CF =, CF = e e para Clpara Cl, CF =, CF =

Prof. Nunes


Escreva a estruturaestrutura dede LewisLewis para o PFPF55 (um compostocovalente)



NN

DQOI - UFC75

CincoCinco átomosátomos dede FF sãosão ligadosligados aoao PP. IstoIsto requerrequer oo compartilhamentocompartilhamento dede umum mínimomínimo dede

1010 elétronselétrons.. Todavia,Todavia, apenasapenas 88 elétronselétrons foramforam calculadoscalculados.. EsteEste é,é, portanto,portanto, umum exemploexemplo dedeumum tipotipo dede limitaçãolimitação dada RegraRegra dodo OctetoOcteto..


C = C = NN -- DD

DD


AumentarAumentar osos elétrtonselétrtons dodo átomoátomo dede SS dede 88éé parapara 1010é,é, oo númeronúmero requeridorequerido parapara

ligarligar 55 átomosátomos dede FF aa 11 átomoátomo dede PP.. OO númeronúmero dede elétronselétrons disponíviesdisponívies ,, 4040,, nãonão

variavaria..

Prof. Nunes


Escreva a estruturaestrutura dede LewisLewis para o PFPF55 (um compostocovalente).

DQOI - UFC

�� QuandoQuando osos octetosoctetos dosdos cincocinco átomosátomos dede FF foremforem

completadoscompletados, todos os 40 elétrons disponíveisforam adicionados. OO átomoátomo dede fósforofósforo (central)(central) temtem umaumaquotaquota dede dezdez elétronselétrons.

�� CálculoCálculo dasdas cargascargas formaisformais mostramostra queque::

76

parparaa PP, CF =, CF = e pare paraa FF, CF =, CF =

Prof. Nunes


Escreva a estruturaestrutura dede LewisLewis para o SFSF44.



C = C = NN -- DD

DD

NN


DQOI - UFC77

C = C = NN -- DD compartilhadoscompartilhados

44 átomosátomos dede FF sãosão ligadosligados aa átomoátomo dede SS centralcentral. Isto requer ummínimo de 88éé, mas somente 6é têm sido calculados na etapaetapa 22.. Há,portanto, um exemploexemplo dede limitaçãolimitação.

NósNós aumentamosaumentamos oo númeronúmero dede elétronselétrons dodo SS dede 66 parapara 88..

Prof. Nunes


Escreva a estruturaestrutura dede LewisLewis para o SFSF44.

TemosTemos queque satisfazersatisfazer aa regraregra dodo octetoocteto,, masmas nósnós temostemos queque usarusar apenasapenas 3232 dosdos

3434 éé disponíveisdisponíveis.. ColocamosColocamos osos outrosoutros doisdois nono átomoátomo dede enxofreenxofre centralcentral..

DQOI - UFC78

3434 éé disponíveisdisponíveis.. ColocamosColocamos osos outrosoutros doisdois nono átomoátomo dede enxofreenxofre centralcentral..

Cálculos das cargas formais mostra que:Cálculos das cargas formais mostra que:

parapara SS, CF =, CF =

parapara FF, CF =, CF =

Prof. Nunes

Ligações CovalentesLigações Covalentes

�� LigaçãoLigação iônicaiônica nãonão podepode resultarresultar dede umaumareaçãoreação entreentre doisdois nãonão--metaismetais, porque a suadiferençadiferença dede eletronegatividadeeletronegatividade nãonão éégrandegrande oo suficientesuficiente para a transferênciatransferência dedeelétronselétrons parapara aconteceracontecer.

� Em vez disso, reações entre dois não-

DQOI - UFC

� Em vez disso, reações entre dois não-metais resultam em ligaçãoligação covalentecovalente.

� A ligaçãoligação covalentecovalente é formadaquandoquando doisdois átomosátomos comcom diferençadiferença dedeeletronegatividadeeletronegatividade muitomuito pequenapequena (ou(ou zero)zero)compartilhamcompartilham umum ouou maismais paresparesdede elétronselétrons..

79

Prof. Nunes

Caso mais simples de ligação covalente: moléculamolécula diatômicadiatômica HH22.

Formação de Ligações CovalentesFormação de Ligações Covalentes

DQOI - UFC80

Prof. Nunes

Teoria da Ligação de ValênciaTeoria da Ligação de Valência

� Anteriormente, a ligaçãoligação covalentecovalente foi descrita como um par de elétronscompartilhados após a sobreposiçãosobreposição dede orbitaisorbitais atômicosatômicos dede doisdois átomosátomos.

� Esta é a idéia básica da TeoriaTeoria dede LigaçãoLigação dede ValênciaValência (TLV)(TLV), a qualdescrevedescreve comocomo ocorreocorre aa formaçãoformação dede umauma ligaçãoligação.

DQOI - UFC81

Prof. Nunes

Ligação no HLigação no H22: : ModeloModelo Ligação de ValênciaLigação de Valência

� A principal característica da teoriateoria dasdas ligaçõesligações dede valênciavalência é que eladescreve uma ligaçãoligação covalentecovalente entreentre doisdois átomosátomos, em termos de umasobreposiçãosobreposição emem fasefase de um orbitalorbital semisemi--preenchidopreenchido dede umum átomoátomocomcom umum outrooutro orbitalorbital semisemi--preenchidopreenchido dede outrooutro átomoátomo.

� Os doisdois átomosátomos dede hidrogêniohidrogênio, cada um contendo um elétron em um orbital1s, combinam-se de modo que seus orbitaisorbitais sese sobrepõnhamsobrepõnham para dardar umumnovonovo orbitalorbital associado a ambos.

DQOI - UFC82

Prof. Nunes


DQOI - UFC83

Prof. Nunes


� A aproximação dos dois orbitais atômicos 1s sobre um mesmo eixo, leva àformação de uma ligação sigma (s).

DQOI - UFC84

Prof. Nunes

�� OutrosOutros parespares dede átomosátomos nãonão--metalmetal compartilham pares de elétrons paraparaformarformar ligaçõesligações covalentescovalentes.

� O resultado dessa partilha é que cadacada átomoátomo atingeatinge umauma configuraçãoconfiguração

eletrônicaeletrônica maismais estávelestável,, a mesma que do gás nobre mais próximo.


DQOI - UFC

� Isso resulta em um arranjoarranjo maismais estávelestável parapara osos átomosátomos ligadosligados.

� A maioria das ligações covalentes envolvem o compartilhamentode dois,dois, quatroquatro ouou seisseis elétronselétrons, isto é, um, dois ou três pares deelétronss.

�� ligaçãoligação covalentecovalente simplessimples:: compartilhamcompartilham umum parpar dede elétronselétrons,,�� ligaçãoligação covalentecovalente dupladupla:: compartilhamcompartilham doisdois parespares dede elétronselétrons,, ee�� ligaçãoligação covalentecovalente triplatripla:: compartilhamcompartilham trêstrês parespares dede elétronselétrons.

85

Prof. Nunes

Ligações Covalentes Apolares e PolaresLigações Covalentes Apolares e Polares

�� LigaçõesLigações covalentescovalentes podem ser polarespolares ou apolaresapolares.

� Em uma ligaçãoligação apolarapolar, como na molécula de hidrogênio, H2, (HSH ouHXH) o parpar dede elétronselétrons éé igualmenteigualmente compartilhadocompartilhado entre osdois núcleosde hidrogênio.

DQOI - UFC86

Prof. Nunes


� Na moléculamolécula dede HH22, por exemplo, os átomosátomos HH têmtêm aa mesmamesmaeletronegatividadeeletronegatividade.

� Isto significa que os elétronselétrons compartilhadoscompartilhados sãosão igualmenteigualmente atraídosatraídosporpor ambosambos osos núcleosnúcleos dosdos átomosátomos dede hidrogêniohidrogênio e, portanto, “gastam”“gastam” aa

mesmamesma quantidadequantidade dede tempotempo próximopróximo dede cadacada núcleonúcleo.

� Nas ligaçõesligações covalentescovalentes apolaresapolares, aa densidadedensidade dede elétronselétrons éé

DQOI - UFC

� Nas ligaçõesligações covalentescovalentes apolaresapolares, aa densidadedensidade dede elétronselétrons éé

simétricasimétrica emem relaçãorelação aa umum planoplano queque éé perpendicularperpendicular aa umauma linhalinhaentreentre osos doisdois núcleosnúcleos. Isto é verdade para todas as moléculasmoléculas

diatômicasdiatômicas homonucleareshomonucleares, como HH22,, OO22,, NN22,, FF22 e ClCl22, porque os doisátomos idênticos têm eletronegatividades idênticas.

87

Prof. Nunes


MoléculasMoléculas DiatômicasDiatômicas HeteronuclearesHeteronucleares

� O fluoretofluoreto dede hidrogêniohidrogênio (ácidoácido fluorídricofluorídrico), HFHF, é um composto covalentegasoso à temperatura ambiente.

� Sabemos também que a ligação HH--FF tem algum graugrau dede polaridadepolaridade, poisHH e FF nãonão sãosão átomosátomos idênticosidênticos e, portanto, nãonão atraematraem osos elétronselétrons dadamesmamesma formaforma.

DQOI - UFC

�� MasMas quantoquanto polarpolar estaesta ligaçãoligação seráserá?

88

Prof. Nunes


DQOI - UFC

� A eletronegatividadeeletronegatividade do hidrogêniohidrogênio é 22,,11, enquanto a do flúorflúor é de 44,,0.

� Sendo assim, a densidadedensidade dede elétronselétrons éé distorcidadistorcida nana direçãodireção dodo maismais

eletronegativoeletronegativo (FF). Esta pequena variação de densidade de elétronsdeixa o HH parcilamenteparcilamente positivopositivo.

89

Prof. Nunes


� A separaçãoseparação dede cargascargas em uma ligaçãoligação covalentecovalente polarpolar criacria um dipolodipolo.

� Nos esperaríamos, portanto, dipolosdipolos diferentesdiferentes nas moléculascovalentes HF,HF, HCl,HCl, HBr,HBr, HIHI, uma vez que osos halogênioshalogênios têmtêmeletronegatividadeseletronegatividades diferentesdiferentes.

DQOI - UFC

� Portanto, os átomos desses elementos têm tendênciastendências diferentesdiferentes parapara

atrairatrair umum parpar dede elétronselétrons queque compartilhamcompartilham comcom oo hidrogêniohidrogênio.

90

Prof. Nunes

Teoria da Repulsão dos Pares de Elétrons de ValênciaTeoria da Repulsão dos Pares de Elétrons de Valência

A idéia básica da TeoriaTeoria dada RepulsãoRepulsão dede ParesPares dede ElétronsElétrons dede ValênciaValência

(TRPEV) é:

� Cada conjuntoconjunto dede elétronselétrons dede valênciavalência em um átomo centralsese repelerepele entreentre sisi de modo que as repulsõesrepulsões entreentre eleseles sejamsejam asas menoresmenorespossíveispossíveis. Isso resultaresulta emem umauma separaçãoseparação máximamáxima dasdas regiõesregiões dede altaalta

densidadedensidade dede elétronselétrons sobre o átomo central.

DQOI - UFC91

Prof. Nunes


DQOI - UFC92

Prof. Nunes


� Segundo a TRPEVTRPEV, a estruturaestrutura éé maismais estávelestável quando asas regiõesregiões dedealtaalta densidadedensidade dede elétronselétrons nono átomoátomo centralcentral estãoestão oo maismais distantesdistantespossívelpossível.

� O arranjoarranjo destasdestas regiõesregiões dede altaalta densidadedensidade dede elétronselétrons aoao redorredor dodoátomoátomo centralcentral é referido como a geometriageometria eletrônicaeletrônica do átomo central.

DQOI - UFC93

Prof. Nunes


DQOI - UFC94

Prof. Nunes

Geometrias Eletrônica e MolecularGeometrias Eletrônica e Molecular

� Depois de saber a geometriageometria eletrônicaeletrônica (e só então), podemosconsiderar quantasquantas destasdestas regiõesregiões dede altaalta densidadedensidade dede elétronselétronsconectamconectam oo átomoátomo centralcentral aa outrosoutros átomosátomos.

� Isso nos permite deduzir o arranjo de átomos ao redor do átomo central,chamado de geometriageometria molecularmolecular.

DQOI - UFC95

Prof. Nunes

Ligações no DiclorometanoLigações no Diclorometano

� A estrutura de Lewis, falhafalha com relação ao diclorometanodiclorometano.

C

Cl

Cl H

H

C

Cl

H H

Cl

DQOI - UFC

� A estrutura de Lewis do dicloroetanodicloroetano sugere que a estrutura fosse planarplanar

comcom ângulosângulos dede ligaçãoligação iguaisiguais aa 9090ºº.

� Além disso, sugeririasugeriria aa possibilidadepossibilidade de haverhaver doisdois isômerosisômeros, fatofato esteeste

nãonão comprovadocomprovado.

96

Prof. Nunes

Ligações no MetanoLigações no Metano

� Embora o metanometano tenha sua estrutura bem representada pela estruturade Lewis, estáestá dádá aa falsafalsa impressãoimpressão de que a moléculamolécula dodo metanometano sejaplanarplanar comcom ângulosângulos dede ligaçãoligação iguaisiguais aa 9090ºº.

DQOI - UFC

� Além disso, comocomo explicarexplicar aa formaçãoformação dede 44 ligaçligações se o carbonocarbonopossuipossui apenasapenas doisdois elétronselétrons desemparelhadosdesemparelhados?

97

Prof. Nunes

Metano: Metano: Hibridização spHibridização sp33

DQOI - UFC98

Estado Estado fundamentalfundamental

Estado Estado excitadoexcitado

Estado Estado hibridizadohibridizado

Prof. Nunes


DQOI - UFC99

Prof. Nunes


DQOI - UFC100

Prof. Nunes


DQOI - UFC101

Prof. Nunes

Metano: Metano: EstruturaEstrutura

DQOI - UFC102

Prof. Nunes

Metano: Metano: EstruturaEstrutura

DQOI - UFC103

Prof. Nunes

Exercitando Exercitando Hibridização spHibridização sp33

Construa um diagrama de orbitais para o nitrogênionitrogênio nana amôniaamônia, e para ooxigêniooxigênio nana águaágua, supondo hibridação sp3.

Em que tipo de orbital os pares de elétrons isolados estarão, e quais os orbitaisque se envolverão nas ligações?

DQOI - UFC104

Prof. Nunes

� O esquemaesquema dede hibridizaçãohibridização é determinado pelo númeronúmero dede átomosátomos comcom ooqualqual oo carbonocarbono estáestá diretamentediretamente ligadoligado.

� No etenoeteno, cadacada carbonocarbono dada dupladupla ligaçãoligação estáestá ligadoligado aa 33 diferentesdiferentes átomosátomosatravésatravés dede 33 ligaçõesligações σσ e, portanto, 33 orbitaisorbitais híbridoshíbridos spsp22 equivalentesequivalentes sãosãonecessáriosnecessários.

Eteno: Eteno: Hibridização spHibridização sp22

DQOI - UFC105




Prof. Nunes


DQOI - UFC106

Prof. Nunes


DQOI - UFC107

Prof. Nunes


DQOI - UFC108

Prof. Nunes

Eteno: Eteno: EstuturaEstutura

DQOI - UFC109

Prof. Nunes

Exercitando Exercitando Hibridização spHibridização sp22

Construa um diagrama de orbitais para o nitrogênionitrogênio nana funçãofunção iminiaiminia, e para ooxigêniooxigênio nana cetonacetona, supondo hibridação sp2.


DQOI - UFC110

Prof. Nunes

� Uma vez que cada carbono no acetilenoacetileno está ligado a 2 outros átomos, aahibridaçãohibridação dodo orbitalorbital modelomodelo exigeexige queque cadacada carbonocarbono tenhatenha 22 orbitaisorbitaisequivalentesequivalentes disponíveisdisponíveis para a formaçãoformação dasdas 22 ligaçõesligações.

Etino: Etino: Hibridização Hibridização spsp

DQOI - UFC111




Prof. Nunes


DQOI - UFC112

Prof. Nunes


DQOI - UFC113

Prof. Nunes


DQOI - UFC114

Prof. Nunes

Etino: Etino: EstruturaEstrutura

DQOI - UFC115

Prof. Nunes

Exercitando Exercitando Hibridização Hibridização spsp

Construa um diagrama de orbitais para o nitrogênionitrogênio nana nitrilanitrila, supondohibridação sp2.


DQOI - UFC116

Prof. Nunes

HibridizaçãoHibridização

DQOI - UFC117

Prof. Nunes

Ligação no HLigação no H22: Teoria dos : Teoria dos Orbitais MolecularesOrbitais Moleculares

� A abordagem do orbital molecular para ligação química é baseada na noçãode que, como nos átomosátomos osos elétronselétrons ocupamocupam orbitaisorbitais atômicosatômicos, emmoléculasmoléculas osos elétronselétrons ocupamocupam orbitaisorbitais molecularesmoleculares.

� Assim como a primeira tarefa de escrever a configuração eletrônica de umátomo é identificar os orbitais atômicos que estão disponíveis para isso,também devemos primeiro descrever os orbitaisorbitais disponíveisdisponíveis emem umauma

moléculamolécula.

DQOI - UFC

moléculamolécula.

118

Prof. Nunes

� Na TeoriaTeoria dodo OrbitalOrbital MolecularMolecular (TOM)(TOM) orbitaisorbitais molecularesmoleculares são originadospela combinaçãocombinação linearlinear dede orbitaisorbitais (CLOA)(CLOA)

� Na molécula de H2, por exemplo, dois orbitais moleculares (OMs) sãogerados pela combinaçãocombinação linearlinear dede doisdois orbitaisorbitais atômicosatômicos 11ss de dois átomosde hidrogênio.

� Em uma combinação, as ondasondas dede doisdois átomosátomos sãosão somadassomadas (OM(OM ligante)ligante),na outra elas sãosão subtraídassubtraídas (OM(OM antianti--ligante)ligante).


DQOI - UFC

na outra elas sãosão subtraídassubtraídas (OM(OM antianti--ligante)ligante).

119

E

OM liganteOM ligante

OM antiOM anti--liganteligante

Prof. Nunes


OM antiOM anti--liganteligante

DQOI - UFC120

OM liganteOM ligante

Prof. Nunes

Orbitais Moleculares Orbitais Moleculares SigmaSigma: : s + ps + p

Combinação em Fase: Combinação em Fase: O.M.O.M. LiganteLigante

OA 2p

combinação

em fase

OA 1s OMσ σ σ σ (s-p)

DQOI - UFC121

Combinação Fora de Fase: Combinação Fora de Fase: O.M.O.M. AntiliganteAntiligante

OA 2p

combinação

fora de fase

OA 2p

plano

nodal

OMσ∗ σ∗ σ∗ σ∗ (s-p)

Prof. Nunes

Orbitais Moleculares Orbitais Moleculares SigmaSigma: : p + pp + p


OA 2p

combinação

em fase

OA 2p OM 2pσσσσ

DQOI - UFC122

OA 2p

combinação

fora de fase

plano

nodal

OA 2p OM 2pσσσσ*


Prof. Nunes

Orbitais Moleculares Orbitais Moleculares ππππππππ: : p + pp + p

combinação

em fase

OA 2p OA 2p OM 2p ππππ


DQOI - UFC123

combinação

fora de fase

plano

nodal

OA 2p OA 2p OM 2p ππππ*


Prof. Nunes

Energias Relativas dos Orbitais AtômicosEnergias Relativas dos Orbitais Atômicosaumento da energia

E = 0

2px 2p

y2p

z

menos energia necessária para

ionizar o átomo de carbonoenergia necessária para ionizar

o átomo de oxigênio

mais energia necessária para

ionizar o átomo de oxigênio

DQOI - UFC124

2s

2px 2py

2pz

orbitais atômicos do oxigênio

aumento da energia

2s

2s

2px 2py 2pz

orbitais atômicos do carbono

orbitais atômicos do flúor

Prof. Nunes

T.O.M.T.O.M. –– Ligações Covalentes PolaresLigações Covalentes Polares

orbital molecular

antiligante σσσσ*

combinação

fora de fase

aumento da energia

DQOI - UFC125

orbital molecular

ligante σσσσ

combinação

em fase

OA s do átomo

mais

eletronegativo

OA s do átomo

menos

eletronegativoaumento da energia

Prof. Nunes

T.O.M.T.O.M. –– Ligações Covalentes Ligações Covalentes ApolaresApolares e Polarese Polaresaumento da energia C

O

CO ππππ*

C O

C C

CC ππππ*

C C

DQOI - UFC126

aumento da energia

CO ππππ

O

C O

CC ππππ

C C

Prof. Nunes

Diagrama de Orbitais Moleculares Diagrama de Orbitais Moleculares

H3C CH3

σ∗σ∗σ∗σ∗σ∗σ∗σ∗σ∗ (sp(sp33--spsp33))

DQOI - UFC127

2 sp2 sp33 2 sp2 sp33

σσσσσσσσ (sp(sp33--spsp33))

CC CC

Prof. Nunes



C C

H

H

H

H

π∗π∗π∗π∗π∗π∗π∗π∗

DQOI - UFC128

2 sp2 sp22 2 sp2 sp22


CC CCpp pp

ππππππππ


Prof. Nunes


σ∗σ∗σ∗σ∗σ∗σ∗σ∗σ∗ ((spsp--sp)sp)


C CH H

DQOI - UFC129

2 2 spsp 2 2 spsp

σσσσσσσσ ((spsp--sp)sp)

CC CCpp pp

ππππππππ

Prof. Nunes


σ∗σ∗σ∗σ∗σ∗σ∗σ∗σ∗ ((spsp--sp)sp)


:N N:

DQOI - UFC130

2 2 spsp 2 2 spsp

σσσσσσσσ ((spsp--sp)sp)

NN NNpp pp

ππππππππ

nn

Prof. Nunes




C N

HH

H:

DQOI - UFC131

2 sp2 sp22

2 sp2 sp22


CCNN

pp

pp

ππππππππ


nn

Prof. Nunes




C O

H

H:

:

DQOI - UFC132

2 sp2 sp22

2 sp2 sp22


CCOO

pp

pp

ππππππππ


nn

Ligações Químicas · Ligações Químicas DQOI - UFC 2. Prof. Nunes Porque é que a ceracera...

Documents

Transcript of Ligações Químicas · Ligações Químicas DQOI - UFC 2. Prof. Nunes Porque é que a ceracera...