Ligação química

Prévia do material em texto

Ligação Química
Prof. Luiz Fernando Brum Malta
Química Geral
Instituto de Química/UFRJ
Elétrons de valência são os elétrons que
pertencem a camada mais externa do átomo.
São aqueles que participam da ligação química.
Grupo Conf. Eletrônica no é valência
Regra do Octeto
 Os átomos dos gases nobres possuem uma
camada de valência especialmente estável
(ns2np6). Os outros átomos ganham ou perdem
elétrons para atingir esta configuração.elétrons para atingir esta configuração.
Símbolos de Lewis
G.N.Lewis (1916) -> Desenvolveu um método deG.N.Lewis (1916) -> Desenvolveu um método de
colocar elétrons em átomos, íons e moléculas
O símbolo de Lewis para um átomo consiste no seu
símbolo químico, rodeado por um número de
pontos correspondentes ao número de elétrons da
camada de valência do átomo
Energia Reticular
É a energia requerida para separar completamente
um composto iônico sólido em íons no estadoum composto iônico sólido em íons no estado
gasoso:
MA(s) M+(g) + A-(g)
sendo M um metal e A um ametal.
Composto ER(kJ/mol) Ponto de fusão (oC)Composto ER(kJ/mol) Ponto de fusão ( C)
Ciclo de Born-Harber
Energia de ligação
É a quantidade de energia que tem que ser fornecidaÉ a quantidade de energia que tem que ser fornecida
para separar os átomos.
Comprimento de ligação
É a distância internuclear onde a energia é mínima.É a distância internuclear onde a energia é mínima.
Valores de energia e comprimento de ligação
Ligação CL (pm) EL (kJ/mol)
H-H 75 436
C-H 107 414
C-C 154 347
O-H 96 460
C-O 143 351
Estruturas de Lewis de compostos
covalentes
Ligação simples – F2
H2O
Ligação simples
Ligação dupla – CO2
Ligação tripla – N2
Exceções a regra do octeto
 Octeto incompleto
 Moléculas com no ímpar de é
 Octeto expandido
Como desenhar estruturas de
Lewis?
 1opasso: Decidir quais átomos estão ligados entre si;
 2opasso: Contar todos os elétrons de valência dos átomos;
se a espécie for um íon, adicione 1 é para cada carga
negativa ou subtraia 1 é para cada carga positiva;
 3opasso: Colocar 1 par de é em cada ligação;
 4opasso: Completar os octetos dos átomos ligados ao
átomo central;
 5opasso: Colocar os elétrons restantes no átomo central 5 passo: Colocar os elétrons restantes no átomo central
(aos pares);
 6opasso: Se o átomo central ainda não atingir o octeto,
formar ligações múltiplas.
Ordem de ligação (OL)
É o número de ligações covalentes que existem
entre um par de átomos.entre um par de átomos.
C C
H
H
H
H
H
H C C
H
H H
H
C CH H
OL CC=1 OL CC=2 OL CC=3
 Quando a ordem de ligação aumenta:
 Há aumento de densidade eletrônica no espaço Há aumento de densidade eletrônica no espaço
internuclear, aumentando as atrações núcleo-
elétrons, o que une ainda mais os átomos;
 Assim o comprimento de ligação (CL) diminui com
o aumento da ordem de ligação (OL):o aumento da ordem de ligação (OL):
OL↑ CL↓
 Quando a ordem de ligação aumenta:
 Torna-se mais difícil de se separar os átomos da Torna-se mais difícil de se separar os átomos da
ligação;
 Assim o aumento da ordem de ligação (OL) leva ao
aumento da energia de ligação (EL):
OL↑ EL↑
Ressonância
A estrutura de ressonância (ou forma canônica) é uma
das duas ou mais estruturas de Lewis para uma únicadas duas ou mais estruturas de Lewis para uma única
molécula que não pode ser representada acuradamente
por uma única estrutura.
OLOO = (3 ligações)/(2 estruturas) = 1,5
Estruturas de ressonância para o CO32-
OLCO =?
Híbridos de ressonância
O N O
o o
-1
N
O
O O
-1
Eletronegatividade
 É a habilidade de um átomo em atrair para si os
elétrons em uma ligação química
Aumento de eletronegatividade
A
um
en
to
de
el
et
ro
ne
ga
tiv
id
ad
e
A
um
en
to
de
el
et
ro
ne
ga
tiv
id
ad
e
Geometria dos pares eletrônicos
Geometria molecular
C OO
BeCl Cl
CH2Cl2
NH3
Momento de dipolo = 1,46 D
BF3
Apolar
A força da ligação covalente é proporcional a
“Overlap” e força da ligação
 A força da ligação covalente é proporcional a
intensidade de “overlap” entre os orbitais. Quanto
maior o grau de “overlap”, mais forte a ligação;
 Dois elétrons com spins pareados são compartilhados
entre os orbitais em “overlap”, com a densidadeentre os orbitais em “overlap”, com a densidade
eletrônica concentrada entre núcleos.
NH3
Se as três ligações NH da amônia forem realizadas com os três
orbitais p do nitrogênio, então o ângulo de ligação previsto é de 90o
Mas o ângulo de
ligação da amônialigação da amônia
é de 107o !!!
Hibridização
Mistura de dois ou mais orbitais atômicos para
formar um novo conjunto de orbitais híbridos;formar um novo conjunto de orbitais híbridos;
O número de orbitais híbridos é igual ao número de
orbitais atômicos puros utilizados no processo de
hibridização;
Ligações covalentes sigma são formadas por:
 “Overlap” de orbitais híbridos com orbitais atômicos
puros;
 “Overlap” de orbitais híbridos com outros orbitais
híbridos;
CH4
107o está mais próximo de 109,5o ou de 90o?
 Orbitais híbridos ligantes sp3 tem, cada um, 25% de
caráter S e 75% de caráter P;
No NH , o orbital híbrido não ligante é maior que um No NH3 , o orbital híbrido não ligante é maior que um
orbital híbrido ligante, logo ele tem maior caráter S (>
25%);
 Assim os orbitais híbridos restantes tem maior caráter
P. Por esta razão o ângulo de ligação pode ser menorP. Por esta razão o ângulo de ligação pode ser menor
do que 109,5o.
Formação dos orbitais híbridos sp2
Formação dos orbitais híbridos sp
Ligações multiplas
 Hibridização sp2 do átomo de carbono
Promoção de um
elétron
Hibridação
Etileno
 Ligação pi (p)
 Densidade eletrônica situada acima e abaixo do
plano contendo os núcleos.
 Ligação sigma (s)
 Densidade eletrônica situada entre os dois núcleos
dos átomos em ligação.
 Hibridização sp do átomo de carbono
Hibridação
Promoção de um
elétron
Hibridação
Teoria dos Orbitais Moleculares
Interferência
construtiva
Interferência
destrutivaconstrutiva destrutiva
Interferência construtiva
Y1s + Y 1s s 1s liganteY1sa + Y 1sb s 1s ligante
Interferência destrutiva
Elétrons nestes orbitais estabilizam a molécula
Y1sa - Y 1sb s 1s* antiligante
Elétrons nestes orbitais desestabilizam a molécula
H2
Ha Hb
Diagrama de energia do H2
Interferência construtiva
Y 2p + Y 2p s 2p liganteY 2pxa + Y 2pxb s 2px ligante
Interferência destrutiva
Y 2pxa - Y 2pxb s* 2px antiligante
Interferência construtiva
Y 2p + Y 2p p 2p liganteY 2pza + Y 2pzb p 2pz ligante
Interferência destrutiva
Y 2pza - Y 2pzb p* 2pz antiligante
Diagrama de energia para B2, C2 e N2