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Docente: Shirlene Kelly Santos Carmo Aula 3 – Ligação Química e Geometria Molecular Universidade Federal Rural do Semi-Árido Disciplina: Química Geral shirlene@ufersa.edu.br TÓPICOS ✓ Ligação iônica; ✓ Ligações covalentes; ✓ Ligação metálica ✓ Estruturas de Lewis; ✓ Orbitais atômicos e ligações químicas; ✓ Hibridização; ✓ Teoria dos orbitais moleculares; ✓ Geometria molecular; 3 LIGAÇÕES QUÍMICAS 21/08/2022 3 Essas ligações são estabelecidas entre dois átomos quando a força de união entre eles é suficiente para dar origem a um agregado estável, que pode ser considerado como espécie molecular independente. Exemplo: Quando os átomos aproximam-se uns dos outros, seus núcleos e elétrons interagem e tendem a se distribuir no espaço de tal modo que a energia total do sistema seja menor que qualquer outro arranjo possível. Menos estáveis Mais estáveis Átomos isolados Átomos ligados En e rg ia LIGAÇÕES QUÍMICAS DEFINIÇÕES ❖ Estado Natural dos Átomos: encontrados na natureza combinados de modo a adquirir maior estabilidade. ❖ Estabilidade química: precisam completar seus orbitais incompletos perdendo, ganhando ou compartilhando elétrons. ❖ Camada de Valência: em geral as ligações químicas envolvem apenas a última camada do átomo. REGRA DO OCTETO ❖ Descrição: O átomo adquire estabilidade ao completar oito elétrons camada de valência, imitando os gases nobres, com exceção do hélio (He). Configuração Geral: ns2 np6 Obs. Esta regra só é válida para os elementos representativos. (IA, IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA) , que possuem como subnível de maior energia ‘s’ ou ‘p’. Cuidado: existem várias exceções à regra do octeto. • A regra do octeto é útil para introduzir conceitos básicos de ligações químicas. No entanto, observamos sua limitação quando tratamos de compostos iônicos de metais de transição. • A regra também é falha quando envolvem alguns tipos de ligações covalentes. • As exceções a regra do octeto são principalmente dos três seguintes tipos: REGRA DO OCTETO 1. Moléculas e íons poliatômicos que contém numero ímpar de elétrons de valência. 2. Moléculas e íons poliatômicos em que o átomo tem menos de oito elétrons de valência. 3. Moléculas e íons poliatômicos em que o átomo tem mais de oito elétrons de valência. Dessa forma o emparelhamento total de elétrons não ocorre, e é impossível que cada átomo fique com o octeto a sua volta. REGRA DO OCTETO REGRA DO OCTETO Algumas exceções: Com menos de 8 elétrons Com mais de 8 elétrons • Atenção: Nas moléculas com menos de um octeto de elétrons de valência, é possível deixar o átomo central com um octeto (Uma ligação múltipla é uma saída). REGRA DO OCTETO 6 elétrons de valência no átomo central Outra estrutura possível: Mas qual é a mais estável?! • Ex.: NO Possui 5 + 6 = 11 elétrons de valência na molécula As duas estruturas mais importantes para essa molécula são: & REGRA DO OCTETO SÍMBOLO DE LEWIS ✓ Para um entendimento através de figuras sobre a localização dos elétrons em um átomo, representamos os elétrons como pontos ao redor do símbolo do elemento. ✓ O número de elétrons disponíveis para a ligação é indicado por pontos desemparelhados. ✓ Esses símbolos são chamados símbolos de Lewis. ✓ Geralmente colocamos os elétrons nos quatro lados de um quadrado ao redor do símbolo do elemento. SÍMBOLO DE LEWIS Exemplo de aplicação: Símbolos de Lewis e distribuição eletrônica Átomo de cloro tem número atômico 17 (são 17 elétrons) distribuídos como mostrado. Os 7 elétrons da última camada (nível 3), chamado de elétrons de(s) valência são aqueles (3s2 3p5) que são colocados no símbolo de Lewis 2+5=7 elétrons Última camada (3) SÍMBOLO DE LEWIS SÍMBOLO DE LEWIS TIPOS DE LIGAÇÕES ❖ IÔNICA ou ELETROVALENTE ❖ COVALENTE ou MOLECULAR: - Normal - Dativa ❖METÁLICA ✓ Ligação química: é a força atrativa que mantém dois ou mais átomos unidos. ✓ Ligação covalente: resulta do compartilhamento de elétrons entre dois átomos. Normalmente encontrada entre elementos não-metálicos. (diferença de eletronegatividade <=1,7) ✓ Ligação iônica: resulta da transferência de elétrons de um átomo a outro. (diferença de eletronegatividade > 1,7) ✓ Ligação metálica: é a força atrativa que mantém metais puros unidos. TIPOS DE LIGAÇÕES LIGAÇÃO IÔNICA A ligação iônica refere-se as forças eletrostáticas que existem entre íons de cargas de sinais contrários, caracterizada pela transferência de elétrons. Exemplo: formação do cloreto de sódio – NaCl. Na (Z = 11) → 1s2 , 2s2 2p6, 3s1 Cl ( Z = 17) → 1s2, 2s2 2p6, 3s2 3p5 Na Cl Na + Cl- Considere a reação entre o sódio e o cloro: Na(s) + ½Cl2(g) → NaCl(s) DHºf = -410,9 kJ LIGAÇÃO IÔNICA Reação exotérmica (negativa) Para formação da rede cristalina, houve perda de energia – maior estabilidade na rede 8 elétrons 8 elétrons LIGAÇÃO IÔNICA LIGAÇÃO IÔNICA ✓ A energia requerida para a formação de ligações iônicas é fornecida pela atração coulômbica (eletrostática) entre os íons de cargas opostas. ✓ Estes íons formam-se pela transferência de elétrons dos átomos de um elemento para os átomos de outros elementos. Geralmente um composto iônico é formado por um metal e um não metal. http://pt.wikipedia.org/wiki/Metal http://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%A3o_metal LIGAÇÃO IÔNICA – Lei de Coulomb LIGAÇÃO IÔNICA – Lei de Coulomb PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS IÔNICOS ✓ São sólidos nas condições ambientes; ✓ São duros e quebradiços; ✓ Possuem altos P.F. e P.E.; ✓ Conduzem corrente elétrica quando fundidos ou em solução aquosa (não conduzem corrente elétrica no estado sólido ) ; ✓ Formam retículos cristalinos. Na+ Na+ Na+Cl- Cl- Cl- PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS IÔNICOS • Ocorre entre: METAL e AMETAL METAL e HIDROGÊNIO Ex: a) NaCl = cloreto de sódio g) AgCl = cloreto de prata b) MgO = óxido de magnésio h) KBr = brometo de potássio c) LiH = hidreto de lítio d) MgCl2 = cloreto de magnésio e) AlF3 = fluoreto de lítio f) Al2S3 = sulfeto de alumínio PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS IÔNICOS NaCl MgCl2 KBrAl2(SO4)3 http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Magnesium_chloride.jpg http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Aluminium_sulfate.jpg http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Potassium_bromide.jpg LIGAÇÃO IÔNICA – CONFIGURAÇÃO DOS ÁTOMOS Na Cl LIGAÇÃO IÔNICA – TRANSFERÊNCIA DO ELÉTRON Na Cl LIGAÇÃO IÔNICA Na+ Cl- LIGAÇÃO IÔNICA Atração Eletrostática: Na+ Cl- LIGAÇÃO IÔNICA Metais: Eletropositivos Perdem elétrons Viram Cátions(+) Eletronegativos Ganham elétrons Viram Ânions(-) Al Al+3 + 3e- → O + 2e- O-2→ Ametais: FÓRMULAS IÔNICAS Al X x x Al X x x Al2O3 Al+3 O-2 O O O Fórmula-íon ou molecular Fórmula de Lewis ou Eletrônica LIGAÇÕES DOS GRUPOS A Grupo Carga Grupo Carga 1 + 1 5 ou 15 - 3 2 + 2 6 ou 16 - 2 3 ou 13 + 3 7 ou 17 - 1 Exemplos: a) K+Cl- → KCl b) Ca+2I-1 → CaI2 c) Al+3S-2 → Al2S3 d) Fe+3O-2 → Fe2O3 ENERGIAS ENVOLVIDAS NA FORMAÇÃO DA LIGAÇÃO IÔNICA ✓ Energia de rede: é a energia necessária para separar completamente um mol de um composto sólido iônico em íons gasosos. ✓ A energia de rede depende das cargas nos íons e dos tamanhos dos íons: ✓ k é uma constante (~ 9 x 109 J m/C2), Q1 e Q2 são as cargas nas partículas e d é a distância entre seus centros. d QQ El 21= A energia de rede aumenta à medida que: • As cargas nos íons aumentam; • A distância entre os íons diminui. ENERGIAS ENVOLVIDAS NA FORMAÇÃO DA LIGAÇÃO IÔNICA Valores muito positivos: íons fortemente atraídos uns pelos outros nos sólidos. LIGAÇÃO IÔNICA Configurações eletrônicas de íons dos elementos representativos • Esses são derivados da configuração eletrônica dos elementos com o número necessário de elétrons adicionados ou removidos do orbital mais acessível. • As configurações eletrônicas podem prever a formação de íon estável: • Mg: [Ne]3s2 • Mg+: [Ne]3s1 não estável • Mg2+: [Ne] estável • Cl: [Ne]3s23p5 não estável• Cl-: [Ne]3s23p6 = [Ar] estável ENERGIAS ENVOLVIDAS NA FORMAÇÃO DA LIGAÇÃO IÔNICA Íons de metais de transição ✓ Em geral, os elétrons são removidos dos orbitais em ordem decrescente de n (i.e. os elétrons são removidos do 4s antes do 3d). ✓ Para formar íons, os metais de transição perdem primeiro os elétrons s do nível de valência, em seguida, tantos elétrons d quantos necessários para atingir a carga do íon. LIGAÇÃO COVALENTE OU MOLECULAR ✓ Definição: Ocorre através do compartilhamento de um par de elétrons entre átomos que possuem pequena ou nenhuma diferença de eletronegatividade. ✓ Tipos de Ligações Covalentes: - Covalente Normal. - Covalente Dativa. LIGAÇÃO COVALENTE OU MOLECULAR ✓ Quando dois átomos similares se ligam, nenhum deles quer perder ou ganhar um elétron para formar um octeto. ✓ Quando átomos similares se ligam, eles compartilham pares de elétrons para que cada um atinja o octeto. ✓ Cada par de elétrons compartilhado constitui uma ligação química. ✓ Por exemplo: H + H → H2 tem elétrons em uma linha conectando os dois núcleos de H. LIGAÇÃO COVALENTE OU MOLECULAR Ocorre geralmente entre AMETAIS e HIDROGÊNIO ou AMETAIS entre si, desde que a de eletronegatividade <= 1,7 PROPRIEDADES DOS COMPOSTOS MOLECULARES ✓ São sólidos, líquidos ou gasosos nas condições ambiente; ✓ Apresentam baixos pontos de fusão e ebulição (comparados aos iônicos); ✓ São maus condutores de eletricidade; ✓ A maioria dos compostos são solúveis em solventes orgânicos. ESTRUTURAS DE LEWIS ✓ As ligações covalentes podem ser representadas pelos símbolos de Lewis dos elementos: ✓ Nas estruturas de Lewis, cada par de elétrons em uma ligação é representado por uma única linha: Cl + Cl Cl Cl Cl Cl H F H O H H N H H CH H H H LIGAÇÃO COVALENTE NORMAL ✓ Definição: o par eletrônico compartilhado é formado por um elétron de cada átomo ligante. Obs.: Nesse tipo de ligação não há formação de íons. Exemplo: formação do cloro – Cl2. Cl ( Z = 17) → 1s2 2s2, 2p6 3s2, 3p5 ClCl Cl2 ou Cl - Cl Fórmula de Lewis Molecular Estrutural LIGAÇÃO COVALENTE NORMAL Configuração dos Átomos: LIGAÇÃO COVALENTE NORMAL Atração: LIGAÇÃO COVALENTE NORMAL - EXEMPLOS O2 ou O = O OO N2 ou N N NN O HH H2O ou H - O - H ClH HCl ou H - Cl LIGAÇÃO COVALENTE DATIVA OU COORDENADA ✓ Definição: o par eletrônico compartilhado pertence a um dos átomos, só ocorre quando todas as ligações covalentes normais possíveis já aconteceram. Exemplo: formação do SO2. OS O+ OS O S = O + O → S = O O LIGAÇÃO COVALENTE DATIVA OU COORDENADA – Número de Valência ✓ Definição: número de ligações covalentes normais e dativas que um átomo é capaz ou pode de formar. ❖ Valências dos grupos A GRUPOS 4A 5A 6A 7A Fórmula de Lewis E E E E N° de Valências simples 4 3 2 1 N° de Valências dativas 0 1 2 3 POLARIDADE DA LIGAÇÃO POLARIDADE DA LIGAÇÃO Por exemplo: AB, sendo B mais eletronegativo, logo ele possui mais densidade eletrônica, desta forma podemos considerar B como um pólo negativo, consequentemente, A será positivo, portanto podemos considerá-los um dipolo elétrico, por conter uma partícula com dois pólos. Ex.: CH3Cl, CH2Cl2 LIGAÇÃO COVALENTE – ELETRONEGATIVIDADE E POLARIDADE DAS LIGAÇÕES ✓ A extremidade positiva (ou polo) em uma ligação polar é representada por + e o polo negativo por -. LIGAÇÃO POLAR É a ligação que ocorre quando os dois elétrons de ligação estão deslocados mais para um dos átomos, ou seja, a densidade da nuvem eletrônica é maior em torno do átomo mais eletronegativo. A fila de eletronegatividade para os principais elementos pode ser representada: Originando a formação de um dipolo LIGAÇÃO POLAR A formação do dipolo é representada por um vetor mi ( ), chamado momento dipolar, e orientado no sentido do átomo menos para o mais eletronegativo. Exemplos: LIGAÇÃO APOLAR É a ligação que ocorre quando os dois elétrons de ligação estão igualmente compartilhados pelos dois núcleos, ou seja, não há diferença de eletronegatividade entre os dois átomos que se ligam. Portanto, ocorre sempre que dois átomos idênticos se ligam. A soma total dos momentos dipolares for igual a zero ( total = 0). LIGAÇÃO APOLAR LIGAÇÃO COVALENTE – MOMENTOS DE DIPOLO ✓ Considere HF: • A diferença de eletronegatividade leva a uma ligação polar. • Há mais densidade eletrônica no F do que no H. • Uma vez que há duas ‘extremidades’ diferentes da molécula, chamamos o HF de um dipolo. ✓ O momento de dipolo, μ, é a ordem de grandeza do dipolo: onde Q é a grandeza das cargas e ‘d’ o diâmetro entre os átomos. ✓ Os momentos de dipolo são medidos em debyes (D), uma unidade que é igual a 3,34 x 10-30 C .m. 𝜇 = 𝑄. 𝑑 MOMENTO DIPOLAR LIGAÇÃO INTERMOLECULARES ✓ DEFINIÇÃO: ligações entre as moléculas de substâncias no estado sólido ou líquido. ❖ Tipos de ligações intermoleculares: 1) Ligação Dipolo – Dipolo: ocorrem entre as moléculas polares. 2) Pontes de Hidrogênio: ocorrem entre moléculas fortemente polarizadas, quando o H se encontra ligado aos átomos de F, O e N. 3) Ligação Dipolo Induzido (Van der Waals): ocorrem entre as moléculas apolares. São cerca de 10 vezes mais fracas quando comparadas as anteriores. 21/08/2022 59 Quando existe uma diferença de eletronegatividade entre dois átomos, a ligação entre eles é polar. a) Quando dois átomos A e B apresentam a mesma eletronegatividade. A ligação é chamada covalente apolar. Exemplos: F─F; O═O; Cl─Cl b) A e B têm eletronegatividades diferentes. A ligação é covalente polar. Exemplos: H─F; H─O─; H─Cl FORMA MOLECULAR E POLARIDADE MOLECULAR FORÇAS INTERMOLECULARES E AS PROPRIEDADES PE e PF ✓ Dois fatores influem nos PF e PE: 1) Ligações intermolecular: quanto maior a intensidade das forças de ligação, maiores os PF e PE da substância. Ordem crescente da intensidade de interação: Dipolo induzido < dipolo – dipolo < pontes de H 2) O tamanho das moléculas: quanto maior o tamanho das moléculas, maiores o PF e PE da substância. LIGAÇÃO METÁLICA ❖ Definição: ligações entre átomos de metais que formam retículos cristalinos de cátions fixos unidos por uma nuvem de elétrons livres da camada de valência. Retículo Cristalino • Forma-se com átomos de baixa eletronegatividade (apresentam no máximo 3 elétrons de valência) • Então, os elétrons de valência são divididos com todos os átomos (não estão ligados a nenhum átomo em particular) e assim eles estão livres para conduzir • A ligação metálica é geralmente forte (um pouco menos que a iônica e covalente)= 20-200 Kcal/mol • Ex: Hg e W Elétrons de valência Átomo+elétrons das camadas mais internas LIGAÇÃO METÁLICA LIGAÇÃO METÁLICA ❖ Definição: materiais com propriedades metálicas que contém dois ou mais elementos, sendo pelo menos um deles metal. Exemplos: - Liga de metais para fusíveis ( Bi, Pb, Sn e Cd) - Liga de ouro de joalharia (Au, Ag e Cu) - Amálgama dental (Hg, Ag e Cu) - Bronze ( Cu e Sn) - Latão (Cu e Zn) RESUMO DAS PROPRIEDADES DAS LIGAÇÕES LIGAÇÃO COVALENTE – DESENHANDO AS ESTRUTURAS DE LEWIS ✓ Tomando como base o tricloreto de fósforo (PCl3) 1. Some os elétrons de valência de todos os átomos; 2. Desenhe a estrutura do esqueleto da molécula; 3. Coloque os elétrons de valência no átomos como pares solitários sempre que possível; 4. Faça as ligações possíveis entre os elétrons; 5. Crie ligações múltiplas deslocando pares solitários para posições de ligação como necessário para quaisquer átomos que não tenham um octeto completo de elétros de valência. Algumas regras para montar a ligação covalente: ➢ colocar o elemento central no meio; ➢ colocar o elemento mais eletronegativo ao redor do átomo central; ➢ colocar o hidrogênio ligado ao oxigênio. LIGAÇÃO COVALENTE – DESENHANDO AS ESTRUTURAS DE LEWIS É importante lembrar que substâncias formadas apenas por ligações covalentes, normal ou dativa, sãochamadas de moléculas ou composto molecular. LIGAÇÃO COVALENTE Estruturas de ressonância • Algumas moléculas não são bem representadas pelas estruturas de Lewis. • Normalmente, as estruturas com ligações múltiplas podem ter estruturas similares às ligações múltiplas entre diferentes pares de átomos. Exemplo: O3 Experimentalmente, o ozônio tem duas ligações idênticas, ao passo que a estrutura de Lewis requer uma simples (mais longa) e uma ligação dupla (mais curta). LIGAÇÃO COVALENTE – ESTRUTURAS DE RESSONÂNCIA O O O LIGAÇÃO COVALENTE – ESTRUTURAS DE RESSONÂNCIA As estruturas de ressonância são tentativas de representar uma estrutura real, que é uma mistura entre várias possibilidades extremas. LIGAÇÃO COVALENTE CARGA FORMAL ✓ É possível desenhar mais de uma estrutura de Lewis obedecendo-se a regra do octeto para todos os átomos. ✓ Para determinar qual estrutura é mais razoável, usamos a carga formal. ✓ A carga formal é a carga que um átomo teria em uma molécula se todos os outros átomos tivessem a mesma eletronegatividade. LIGAÇÃO COVALENTE ✓ Para calcular a carga formal: • Todos os elétrons não compartilhados (não-ligantes) são atribuídos ao átomo no qual estão localizados. • Metade dos elétrons ligantes é atribuída a cada átomo em uma ligação. ✓ A carga formal é: os elétrons de valência – quantidade de elétrons nos pares isolados (não ligantes) do átomo – quantidade de pares de elétrons compartilhados pelo átomo na estrutura. LIGAÇÃO COVALENTE LIGAÇÃO COVALENTE – Carga Formal 1- CO2 2- NCS- Duas estruturas possíveis Três estruturas possíveis A estrutura mais estável tem: • a carga formal mais baixa em cada átomo, • a carga formal mais negativa nos átomos mais eletronegativos. 1- CO2 Duas estruturas possíveis FORÇAS DE LIGAÇÕES COVALENTES ✓ A energia necessária para quebrar uma ligação covalente é denominada entalpia de dissociação de ligação, D. Isto é, para a molécula de Cl2, a D(Cl-Cl) é dada pelo DH para a reação: Cl2(g) → 2Cl(g). ✓ Quando mais de uma ligação é quebrada: CH4(g) → C(g) + 4H(g) DH = +1660 kJ ✓ A entalpia de ligação é uma fração do DH para a reação de atomização: D(C-H) = ¼ DH = ¼(1660 kJ) = +415 kJ FORÇAS DE LIGAÇÕES COVALENTES FORÇAS DE LIGAÇÕES COVALENTES Entalpias de ligação e entalpias de reação ✓ Podemos usar as entalpias de ligação para calcularmos a entalpia para uma reação química. ✓ Admitimos que em qualquer reação química as ligações precisam ser quebradas para que novas ligações sejam formadas. ✓ A entalpia da reação é dada pela soma das entalpias de ligações quebradas menos a soma das entalpias das ligações formadas. FORÇAS DE LIGAÇÕES COVALENTES Entalpias de ligação e entalpias de reação ✓ Ilustramos o conceito com a reação entre o metano, CH4, e o cloro: CH4(g) + Cl2(g) → CH3Cl(g) + HCl(g) DHrxn = ? Entalpias de ligação e entalpias de reação ✓ Nessa reação, uma ligação C-H e uma ligação Cl-Cl são quebradas enquanto uma ligação C-Cl e uma ligação H-Cl são formadas. ✓ A reação como um todo é exotérmica, o que significa que as ligações formadas são mais fortes do que as ligações quebradas. FORÇAS DE LIGAÇÕES COVALENTES FORÇAS DE LIGAÇÕES COVALENTES Entalpia de ligação e comprimento de ligação ✓ Sabemos que as ligações múltiplas são mais curtas do que as ligações simples. ✓ Podemos mostrar que as ligações múltiplas são mais fortes do que as ligações simples. ✓ Quando o número de ligações entre os átomos aumenta, os átomos são mantidos mais próximos e mais firmemente unidos. 21/08/2022 83 ESTRUTURA MOLECULAR Geometria molecular é o estudo de como os átomos estão distribuídos espacialmen- te em uma molécula. Esta pode assumir várias formas geométricas, dependendo dos átomos que a compõem. 21/08/2022 84 FORMAS ESPACIAIS MOLECULARES ✓ As estruturas de Lewis fornecem a conectividade atômica: elas nos mostram o número e os tipos de ligações entre os átomos. No entanto não nos mostram o verdadeiro arranjo tridimensional. ✓ A forma espacial de uma molécula é determinada por seus ângulos de ligação. ✓ Considere o CCl4: no nosso modelo experimental, verificamos que todos os ângulos de ligação Cl-C-Cl são de 109,5 (Característico de um tetraedrico). 21/08/2022 85 Teoria de Repulsão do Par de Elétrons no Nível de Valência (RPENV) Baseia-se na ideia de que pares eletrônicos da camada de valência de um átomo central, estejam fazendo Ligação química ou não, se comportam como nuvens eletrônicas que se repelem, procurando uma orientação espacial onde a repulsão entre os pares seja a menor possível. geometria linear geometria trigonal geometria tetraédrica FORMAS ESPACIAIS MOLECULARES 21/08/2022 86 FORMAS ESPACIAIS MOLECULARES 21/08/2022 87 UEPB – Universidade Estadual da Paraíba Ligação Covalente e Geometria Molecular FORMAS ESPACIAIS MOLECULARES 21/08/2022 88 O Molelo RPENV Para se determinar a forma de uma molécula, fazemos a distinção entre pares não-ligantes e pares ligantes. ✓ Um par ligante define uma região no espaço: domínio de elétron; ✓ Um par não-ligante define também um domínio de elétron; 21/08/2022 89 O Molelo RPENV “As diferentes formas espacias das moléculas ou íons do tipo ABn dependem do domínio dos elétrons rodeando o átomo central A.” 21/08/2022 90 O Molelo RPENV 21/08/2022 91 O Molelo RPENV Moléculas com níveis de valência expandidos Os átomos que têm expansão de octeto têm arranjos AB5 (de bipirâmide trigonal) ou AB6 (octaédricos) 21/08/2022 92 UEPB – Universidade Estadual da Paraíba Ligação Covalente e Geometria Molecular O Molelo RPENV O Molelo RPENV 21/08/2022 94 FORMA MOLECULAR E POLARIDADE MOLECULAR ✓ Polaridade da ligação: Medida de como os elétrons são compartilhados em certa ligação; ✓Momento dipolar: Quantifica a separação das cargas na molécula. O momento de dipolo depende de: - Polaridade das ligações individuais; - Geometria das Moléculas. 21/08/2022 95 UEPB – Universidade Estadual da Paraíba Ligação Covalente e Geometria Molecular FORMA MOLECULAR E POLARIDADE MOLECULAR 21/08/2022 96 FORMA MOLECULAR E POLARIDADE MOLECULAR 21/08/2022 97 LIGAÇÃO COVALENTE E SUPERPOSIÇÃO DE ORBITAIS O modelo RPENV fornece uma maneira simples de determinar as formas espaciais de moléculas. Quando dois átomos se ligam para formar uma ligação covalente, um orbital atômico de um átomo se superpõe ao orbital atômico do outro e o par de elétrons que se associa a ligação covalente é compartilhado entre os dois átomos na região onde os orbitais se superpõem. 21/08/2022 98 UEPB – Universidade Estadual da Paraíba Ligação Covalente e Geometria Molecular LIGAÇÃO COVALENTE E SUPERPOSIÇÃO DE ORBITAIS 21/08/2022 99 Figura X – A superposição dos orbitais para formar ligações covalentes. (a) superposição de dois orbitais 1s de 2 átomos de H. (b) A ligação de HCl resulta da superposição de um orbital 1s e de um 3p de Cl. (c) A ligação em Cl2 resulta da superposição de dois orbitais 3p de dois átomos de Cl. LIGAÇÃO COVALENTE E SUPERPOSIÇÃO DE ORBITAIS 21/08/2022 100 ORBITAIS HÍBRIDOS Apesar de a noção de superposição de orbitais atômicos permitir entender a formação das ligações covalentes, nem sempre é fácil estender essas idéias às moléculas poliatômicas. ✓ Os orbitais atômicos podem se misturar ou se hibridizar para adotarem uma geometria adequada para a ligação. ✓ A hibridização é determinada pelo Arranjo formado. ORBITAIS HÍBRIDOS 1. Mistura de pelo menos 2 orbitais atômicos não equivalentes (ex.: s e p). Os orbitais híbridos têm formas muito distintas dos orbitais originais. 2. As ligações covalentes são formadas por: a) Sobreposição de orbitais híbridos com orbitais atômicos. b) Sobreposição de orbitais híbridos com outros orbitais híbridos. De acordo como os átomos se aproximam, variam as posições dos orbitais híbridos. Esse processo denomina-se HIBRIDIZAÇÃO. 21/08/2022 102 Orbitais Híbridos sp Exemplo: Considerando a molécula BeF2 O orbital híbrido surge de um orbital se de um orbital p e é chamado de orbital híbrido sp. F → 1s2 2s2 2p5 Be → 1s2 2s2 (Estado fundamental) ORBITAIS HÍBRIDOS 21/08/2022 103 Ex.: BF3 Ex.: CH4 Orbitais Híbridos sp2 e sp3 ORBITAIS HÍBRIDOS 21/08/2022 104 Orbitais híbridos envolvendo orbitais d seguem o mesmo padrão. ORBITAIS HÍBRIDOS 21/08/2022 105 UEPB – Universidade Estadual da Paraíba Ligação Covalente e Geometria Molecular LIGAÇÕES MÚLTIPLAS ✓ Ligações : a densidade eletrônica encontra-se no eixo entre os núcleos. Todas as ligações simples são ligações . ✓ Ligações : a densidade eletrônica encontra-se acima e abaixo do plano dos núcleos. LIGAÇÕES MÚLTIPLAS 21/08/2022 107 (H2C ═ CH2) (HC ≡ CH) Ligação Dupla Ligação Tripla LIGAÇÕES MÚLTIPLAS
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