Arquivo 7 LIGAÇÕES COVALENTES TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA

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Curso Superior de Engenharia de Controle e Automação – IFSC, Campus Chapecó 
Prof. Fabio M. da Silva
Chapecó, outubro de 2013
TEORIAS DA LIGAÇÃO COVALENTE
TEORIAS DA LIGAÇÃO COVALENTE
Duas abordagens teóricas são úteis para descrevermos a 
Ligação Covalente e a Estrutura Eletrônica das moléculas:
1. Teoria da Ligação de Valência (VB – Valence Bond)
2. Teoria dos Orbitais Moleculares (MO – Molecular Orbital)
São métodos diferentes mas que fornecem resultados semelhantes, 
sendo úteis na revelação da natureza da Ligação Covalente.
1. Teoria de Ligação de Valência e Sobreposição de 
Orbitais (VB)
Baseada em dois fundamentos:
1. Orbitais atômicos (AOs) são usados na formação 
das ligações covalentes ;
2. O par de elétrons ligados ocupa um orbital em cada 
um dos átomos simultaneamente.
Ligações 
Simples
Ligações 
Duplas 
Ligações 
Triplas
LIGAÇÕES SIMPLES
A molécula de Hidrogênio
Na teoria VB, o par de elétrons compartilhado ocupa 
simultaneamente o orbital 1s de cada átomo de H.
LIGAÇÕES SIMPLES
A molécula de Hidrogênio
Quando um par de elétrons poderá ocupar 
simultaneamente os orbitais de dois átomos?
Somente se existir significante sobreposição dos orbitais 
no espaço.
Sobreposição dos orbitais 1s em H2
(ligação sigma - σ).
Sobreposição dos orbitais 1s em H2:
-Densidade de probabilidade eletrônica entre os núcleos;
-Região de sobreposição simétrica ao redor do eixo de ligação;
- Simetria Axial  A ligação recebe o nome de ligação sigma (σ).
LIGAÇÕES SIMPLES
A molécula de Hidrogênio
• Uma ligação simples é sempre uma
ligação sigma (σ);
• A estabilidade da molécula é explicada
pela atração do par de elétrons pelos dois
núcleos.
LIGAÇÕES SIMPLES
A molécula do fluoreto de hidrogênio (HF)
Ligação σ formada pela sobreposição dos orbitais 1s do H 
e 2px do flúor. 
Considerando o eixo de ligação como
sendo o eixo “x”: orbital 2px e núcleos de
H no eixo x.
Devido a região de sobreposição
dos dois orbitais ser simétrica em
torno do eixo de ligação, a ligação
simples HF é outro exemplo de
ligação sigma (σ).
LIGAÇÕES SIMPLES
A molécula de flúor (F2)
Ligação σ formada pela sobreposição de dois orbitais 2px
do flúor. 
LIGAÇÕES MÚLTIPLAS
Ligações pi (π)
Dois orbitais p podem também se sobrepor lado a lado, 
fazendo com que a ligação resultante não seja simétrica. 
A sobreposição ocorre em duas
regiões que estão em lados opostos
do eixo de ligação
O resultado é uma Ligação pi (π).
LIGAÇÕES MÚLTIPLAS
Duplas ligações
Uma dupla ligação consiste em uma ligação σ e uma π.
Exemplo: Molécula do etileno (C2H4) 
• Ligação sigma (σ)  sobreposição de orbitais 2px-2px;
• Ligação pi (π)  sobreposição de orbitais 2py-2py.
LIGAÇÕES MÚLTIPLAS
Triplas ligações
Uma tripla ligação consiste em uma ligação σ e duas π.
Exemplo: Molécula do nitrogênio (N2) 
• Ligação sigma (σ)  sobreposição de orbitais 2px-2px;
• Ligação pi (π)  sobreposição de orbitais 2py-2py;
• Ligação pi (π)  sobreposição de orbitais 2pz-2pz.
LIGAÇÕES MÚLTIPLAS
Triplas ligações
A tripla ligação no N2.
ORBITAIS HÍBRIDOS
Hibridizações do Carbono
Por que o Carbono faz quatro ligações?
O carbono, no estado fundamental,
apresenta apenas dois orbitais
semipreenchidos. Logo poderia
efetuar apenas duas ligações pela
Teoria VB.
Energia
Estado Fundamental 
do carbono
ORBITAIS HÍBRIDOS
Teoria da Hibridização
Um ou mais elétrons de orbitais de menor energia
preenchidos podem ser promovidos para outro orbital de
maior energia vazio, aumentando assim, o número de
orbitais semipreenchidos disponíveis para efetuar as
Ligações Químicas.
Explica as Ligações Químicas, à nível de orbitais, que não
podem ser justificadas pela distribuição eletrônica dos
elementos em seu estado fundamental.
ORBITAIS HÍBRIDOS
Teoria da Hibridização
Explicação para a tetravalência do carbono
Estado Fundamental Estado Ativado
EnergiaEnergia
ORBITAIS HÍBRIDOS
Hibridização sp3
O processo de hibridização:
• Ocorre entre orbitais atômicos de valência originando novos orbitais
híbridos iguais entre si;
• Os orbitais híbridos diferem em forma e energia dos orbitais atômicos que o
originaram;
• A ligação formada através de orbitais híbridos é chamada ligação sigma (σ).
Formação dos orbitais híbridos sp3
Exemplo: Metano (CH4)
Cada orbital híbrido 
apresenta um elétron do C 
e um do H.
ORBITAIS HÍBRIDOS
Molécula tetraédrica do metano (CH4)
*Geometria do Carbono sp3: 
Tetraédrica;
*Ângulos entre as ligações: 
109,5º
Molécula pirâmide trigonal do Carbono – Modelo incorreto
Sobreposição
2px-1s
Sobreposição
2py-1s
Sobreposição
2pz-1s
Sobreposição
2s-1s
Molécula incorreta do metano: 
uma pirâmide trigonal.
ORBITAIS HÍBRIDOS
Hibridização sp2
Na hibridização sp2:
• Um orbital 2s se combina com dois orbitais 2p;
• São formados três orbitais híbridos sp2;
• O elétron do orbital 2p que não se hibridizou formará uma ligação pi (π).
Formação dos orbitais híbridos sp2
Exemplo: 
eteno (C2H4)
ORBITAIS HÍBRIDOS
Molécula trigonal plana do eteno (etileno – C2H4) 
Orbitais “p”
Orbitais “sp2”
Orbitais “s”
ORBITAIS HÍBRIDOS
Hibridização sp
Na hibridização sp:
• Um orbital 2s se combina com um orbital 2p;
• São formados dois orbitais híbridos sp;
• Os 2p que não se hibridizaram formarão duas ligações pi (π).
Formação dos orbitais híbridos sp
Exemplo: 
etino (C2H2)c
Ângulos de 
ligação = 180°
ORBITAIS HÍBRIDOS
Molécula linear do etino (acetileno – C2H2)
Orbitais “p”
Orbitais “sp”
Orbitais “s”
Orbitais “p”
Orbitais “sp”
ORBITAIS HÍBRIDOS
Hibridização em outros elementos – Berílio
Qual a geometria da molécula de BeH2?
Dois orbitais híbridos sp: 
Ângulos de ligação = 180°
Geometria da molécula: linear
ORBITAIS HÍBRIDOS
Hibridização em outros elementos – Berílio
Qual a geometria da molécula de BeH2?
Ângulos de ligação = 180°
Geometria da molécula: linear
ORBITAIS HÍBRIDOS
Hibridização em outros elementos – Boro
Qual a geometria da molécula de BH3?
Três orbitais híbridos sp2: 
Ângulos de ligação = 120°
Geometria da molécula: trigonal plana
ORBITAIS HÍBRIDOS
Hibridização em outros elementos – Boro
Qual a geometria da molécula de BH3?
Ângulos de ligação = 120°
Geometria da molécula: trigonal plana
EXERCÍCIOS
1) Prediga a hibridização do silício, a geometria
molecular e o provável ângulo entre as ligações na
molécula do SiF4.
EXERCÍCIOS
2) Prediga a hibridização do gálio, a geometria molecular
e o provável ângulo entre as ligações na molécula do
GaI3.
EXERCÍCIOS
3) Prediga a hibridização do mercúrio, a geometria
molecular e o provável ângulo entre as ligações na
molécula do HgCl2.
ORBITAIS HÍBRIDOS
Moléculas com hibridização sp3 não Tetraédricas –
AMÔNIA (NH3)
N tem um elétron a mais que o C
Apenas 3 dos 4 orbitais sp3 irão 
formar as ligações com os H.
Um orbital sp3 irá 
acomodar o par de 
elétrons isolado do 
Nitrogênio.
ORBITAIS HÍBRIDOS
Moléculas com hibridização sp3 não Tetraédricas –
AMÔNIA (NH3)
O NH3 tem forma geométrica 
semelhante ao CH4 exceto por 
conter um hidrogênio a 
menos.
Forma geométrica do NH3.
Geometria do NH3:
PIRÂMIDE TRIGONAL
(os átomos de H formam a 
base da pirâmide).
ORBITAIS HÍBRIDOS
Moléculas com hibridização sp3 não Tetraédricas –
AMÔNIA (NH3)
No NH3 (pirâmide trigonal) os 
ângulos de ligação são de 107,3°
enquanto no CH4 (tetraédrico) os 
ângulos são de 109,5°
A deformação angular se deve a 
repulsão eletrônica entre os 
pares de elétrons compartilhados 
e o par de elétrons isolado.Repulsão eletrônica na 
molécula de NH3.
ORBITAIS HÍBRIDOS
Moléculas com hibridizaçãosp3 não Tetraédricas – ÁGUA 
(H2O)
Oxigênio tem DOIS elétrons a mais que o C
Apenas 2 dos 4 orbitais sp3 irão 
formar as ligações com os H.
DOIS orbitais sp3 irão 
acomodar os pares de 
elétrons isolados do 
oxigênio.
ORBITAIS HÍBRIDOS
Moléculas com hibridização sp3 não Tetraédricas – ÁGUA 
(H2O)
A H2O tem forma geométrica 
semelhante ao CH4 exceto por 
conter DOIS hidrogênios a 
menos.
Forma geométrica da H2O.
Geometria da H2O:
ANGULAR - Ângulos de 
ligação são de 104,5° devido a 
maior repulsão dos dois pares 
de elétrons isolados.
ORBITAIS HÍBRIDOS
Moléculas com hibridização do átomo central sp3 e que 
apresentam diferentes geometrias moleculares.
Metano – CH4 Amônia – NH3 Água – H2O
ORBITAIS HÍBRIDOS
TABELA: Conjuntos importantes de orbitais híbridos. 
ORBITAIS HÍBRIDOS
TABELA: Conjuntos importantes de orbitais híbridos. 
EXERCÍCIOS
4) Prediga a hibridização do fósforo e a geometria
molecular do PCl5 e PF5.
EXERCÍCIOS
5) Prediga a hibridização do enxofre e a geometria
molecular do SF6.
EXERCÍCIOS
6) Prediga a hibridização do enxofre e a geometria
molecular do SiF6
2-.