TLV_Marcelo Herbst

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Teoria de ligação de valência
IC310 – Química Geral
T01
Prof. Marcelo Herbst
2012-2
Orbitais atômicos não explicam a geometria molecular;
No metane, CH4 , a geometria é tetraédrica.
Os elétrons de valência do carbono devem ser dois no orbital 2s e dois no orbital 2p;
Porém, os orbitais p devem ter ângulos retos… Mas os ângulos de ligação no metano são de 109.5o
Portanto, os orbitais atômicos devem mudar quando ocorre a formação de uma molécula.
Hibridização
Orbitais atômicos s, p do carbono são combinados, resultando em orbitais híbridos que possuem ângulos de 109.5o
Um orbital atômico s e três orbitais atômicos p se combinam para dar quatro orbitais moleculares híbridos sp3.
A hibridização sp3 tem geometria tetraédrica.
The 4 Hydrogen “s” orbital e- share with carbon’s 2s and its three 2p orbitals. The p orbitals are 90 degrees perpendicular in space along the x, y and z axis. So, would expect 90 degree bond angels. But, the bond angles are actually 109.5. So, the s and p orbitals must hybridize to something giving equal bond angles of 109.5 degrees.
exemplo
s + 3 x p
4 x sp3
Fig 9.3 Z5e 417; 1st half
Arranjo tetraédrico
Fig 9.3 Z5e 417; 2nd half
Em termos de energia
energia
2p
2s
Hibridização
sp3
Fig 9.5 Z5e 417
Hybridization is intermediate in energy
Como chegamos à hibridização
Conhecemos a geometria experimental da molécula;
Sabemos quais orbitais atômicos serão usados;
A hibridização dos OA explica a geometria.
Geometria sp3
109.5º
Formato tetraédrico;
Qualquer molécula com 4 ligantes ao redor do elemento central tem hibridização sp3
Esta hibridização pode gerar formas piramidais e angulares também (pares isolados)…
Hibridização sp2
Quando há três ligantes ou pares de elétrons ao redor do elemento central;
A forma é trigonal plana (ou triangular). . .
Os ângulos são de 120o
São combinados um orbital s e dois orbitais p, gerando três orbitais híbridos sp2, capazes de fazer três ligações s.
Um orbital p não é usado e permanece ‘atômico’.
Hibridização dos orbitais atômicos
 s, px, e py
Fig 9.8 Z5e 419
Exemplo: a molécula de BF3
B = [He] 2s2 2p1
Logo, poderia fazer somente uma ligação...
Mas o trifluoreto de boro existe e tem ângulos de ligação de 120o
Três orbitais híbridos sp2 e um orbital p atômico, perpendicular ao plano molecular.
Em termos de energia
energia
2p
2s
sp2
hibridização
2p
Fig 9.9 Z5e 419
C2H4 
trigonal plana.
Hibridização sp2
A sobreposição dos orbitais sp2 gera ligações sigma (s) entre os dois átomos de carbono e entre eles e os átomos de hidrogênio.
Dois tipos de ligação!!!
Sigma ()
Entre os átomos, no eixo da ligação (frontal)
Pi (p) acima e abaixo dos átomos e entre orbitais atômicos p adjacentes.
Em geral, uma ligação  é a primeira ligação e uma ligação p é a segunda ligação numa ligação dupla.
C
C
H
H
H
H
Fig. 9.13 Z5e 420
Note the sp2 carbon orbitals with the 1s hydrogen orbitals
Hibridização sp
Quando dois pares de elétrons estão ao redor do elemento central;
Um OA s e um OA p hibridizam (deixando dois OA p). 
linear
Hibridização sp
Dois orbitais híbridos que apontam em direções opostas, ângulo de 180o 
Os dois orbitais atômicos p estão em ângulos retos
Podem fazer duas ligações p.
Logo, é formada uma ligação tripla ou duas ligações duplas…
Em termos de energia
energia
2p
2s
hibridização
sp
2p
Fig. 9.16 Z5e 421
Sumário de ligações sigma & pi
Ligação simples – dois orbitais que se sobrepõem frontalmente.
Ligação dupla – uma  e uma pentre os orbitais p).
Ligação tripla - uma  e duas p.
CO2
C pode fazer duas s e duas p
O pode fazer uma s e uma p 
C
O
O
Z5e 420
N2
Z5e 422
N2
‘expansão’ do octeto
PCl5
O modelo prevê que devemos usar orbitais d (além dos orbitais s e p).
hibridização dsp3 
Z5e 423
dsp3
Bipirimidal trigonal
Apenas ligações s .
Não há ligação p (não há orbitais p atômicos).
Fig 9.21 Z5e 423
d2sp3
Seis pares de elétrons ao redor do elemento central.
Octaédrico.
Z5e 424
Em resumo
Desenhar as estruturas de Lewis;
Determinar a geometria dos pares de elétrons usando o modelo VSEPR ;
Construir os orbitais híbridos necessários para acomodar os pares de elétrons.
http://www.bluffton.edu/~bergerd/classes/CEM222/Handouts/spanimation.html 
Z5e 425
Relação entre as geometrias ideais (modelo VSEPR) e os orbitais híbridos correspondentes (TLV).
Fig 9.24 Z5e 426