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* * UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO INSTITUTO DE QUÍMICA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA INORGÂNICA COMPLEMENTOS DE QUÍMICA -IQG116 Profª Laís Ferreira de Castro * * Programação * * Contatos E-mail pessoal: laisfcastro@gmail.com laisferreiradecastro@hotmail.com * * Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente / Peter Atkins, Loretta Jones; tradução Ricardo Bicca de Alencastro.3.ed.Porto Alegre: Bookman, 2006. Capítulo 3- Forma e Estrutura das Moléculas - Teoria dos Orbitais Moleculares Bibliografia recomendada * * Tópicos abordados na aula Teoria do Orbital Molecular Diagramas de energia dos OM para moléculas diatômicas Ordem de ligação Moléculas Diatômicas Homonucleares Orbitais de Fronteira Caráter Magnético Moléculas Diatômicas Heteronucleares * * Conseguiu explicar a importância do par de elétrons em termos do pareamento de spins; Permitiu o cálculo da distribuição dos elétrons em moléculas; Não foi possível explicar propriedades de algumas moléculas, como o caráter magnético (diamagnético ou paramagnético). Teoria da Ligação de Valência (TLV) * * Introduzida por Mulliken e Hund, mostrou ser melhor para a descrição da ligação química; Conseguiu explicar certas propriedades das moléculas. Teoria do Orbital Molecular (TOM) * * Teoria do Orbital Molecular Os orbitais moleculares são obtidos como Combinação Linear dos Orbitais Atômicos (CLOA ou LCAO) CA = CB moléculas diatômicas homonucleares CA CB moléculas diatômicas heteronucleares * * O2 e F2 Li2 até N2 Sobreposição dos orbitais 2s e 2p Diagramas de energia dos orbitais moleculares para moléculas diatômicas homonucleares E * * Verifica-se: 1) Conservação do número de orbitais 2) Ordem de energia: OML<OA<OMAL OML- Orbital Molecular Ligante OA- Orbital Atômico OMAL- Orbital Molecular Anti-ligante * * 3) A ocupação dos orbitais moleculares (OM) segue a regra de Hund (se mais de um orbital molecular de mesma energia estiver disponível, os elétrons ocupam um a um, adotando spins paralelos) e o princípio da exclusão de Pauli (cada orbital pode acomodar até dois elétrons, quando ocupam o mesmo orbital estão emparelhados). 4) A combinação é mais eficaz quando as energias dos orbitais são similares. * * Moléculas diatômicas heteronucleares são polares: compartilhamento desigual dos elétrons para formar a ligação; O elemento mais eletronegativo contribui mais fortemente para os orbitais ligantes e o menos eletronegativo para os antiligantes. Diagramas de energia dos orbitais moleculares para moléculas diatômicas heteronucleares homonuclear heteronuclear * * Ordem de Ligação Cálculo da ordem de ligação (BL ou OL): * * > Ordem de ligação (OL) < Comprimento da ligação > Força da ligação * * Exemplo mais simples: H2 Moléculas diatômicas homonucleares H(Z=1) 1s 1 He2 (Z=2) 1s2 OL=0 * * Exemplo: F2 F(Z=9) 1s22s22p5 Ligações em moléculas diatômicas homonucleares Distribuição eletrônica nos OMs: (2s)2(2s*)2(2p)2(2p)2(2p*)2 E * * Orbitais de fronteira (Highest Occupied Molecular Orbital) (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) Relacionados com as propriedades, estruturas e reatividade das moléculas * * Quando o HOMO está muito próximo do LUMO a energia necessária para excitar do HOMO LUMO é pequena. Por exemplo, os fótons de luz visível tem energia suficiente para excitar os elétrons e a absorção da radiação resulta na cor que percebemos (-caroteno, licopeno). * * Caráter magnético Molécula Diamagnética Molécula Paramagnética todos os elétrons estão emparelhados possui pelo menos um elétron desemparelhado * * Exemplo: O2 Elétrons desemparelhados explica o paramagnetismo O (Z=8): 1s22s22p4 N2 O2 * * As Teorias de Lewis e a TLV não conseguiram prever e explicar esse comportamento para a molécula O2. * * Distância de equilíbrio Comprimento da ligação Ordem de ligação * * Exemplo: HF Moléculas diatômicas heteronucleares H (Z=1): 1s1 F (Z=9): 1s22s22p5 Eletronegatividades F=4>H=2,2 OM- não-ligante Distribuição eletrônica nos OMs: (2)2(3)2(1n)4 * * Exemplo: CO Distribuição eletrônica nos OMs: (1)2(2)2(1)4(3)2 C (Z=6): 1s22s22p2 O (Z=8): 1s22s22p4 * * Exercícios * * Escreva, com base na configuração da molécula neutra O2, a configuração dos orbitais moleculares de valência de O2-,O2+ e O22-. Dê a ordem de ligação esperada para cada espécie e decida se cada uma destas moléculas tem caráter paramagnético ou diamagnético. Construa os diagramas de energia dos orbitais moleculares para as moléculas diatômicas heteronucleares CO, NO+ e CN-. O que elas possuem em comum? O nitrogênio, N2, pode ionizar-se formando o N2+ ou receber um elétron e formar o N2-. Compare estas espécies (Teoria do Orbital Molecular) no que diz respeito a: a) caráter magnético; b) ordem de ligação; c) comprimento de ligação e d) força de ligação.
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