Orbitais e Ligação Química

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Orbitais e Ligação Química
Monitoria 1 – Química Orgânica I
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Não tem nada a ver com órbitas!!!!!!!;
São funções matemáticas que representam a região na qual há uma probabilidade de x % (variável) de encontrar um elétron.
Orbitais
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Orbitais Atômicos – Orbital s
Formato esférico;
Mais próximo do núcleo do que os demais orbitais atômicos;
1s		 2s		 3s
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Orbitais Atômicos – Orbital p
Formato em haltére;
Há 3 orbitais p por nível energético;
Os 3 orbitais são ortogonais e degenerados (de mesma energia) entre si;
Tem plano nodal desde o orbital n=1;
Seu formato é mais achatado, e ele se encontra mais distante do núcleo quando comparado com o orbital 1s.
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Orbitais Atômicos – Orbital p
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Ligação Química
A ligação química visa obter uma configuração mais estável para os átomos;
Pela teoria de Lewis, essa configuração deve seguir a regra do octeto – 8 elétrons na camada de Valência! ;
A teoria do octeto implica que, para se tornar estável, cada átomo deve apresentar configuração de gás nobre.
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Ligação Química – Gráfico de Potencial de Lennard-Jones
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Ligação Covalente
A ligação covalente é formada pelo compartilhamento de pares de elétrons da camada de valência;
Cada átomo contribui com 1 elétron;
A presença de uma maior densidade eletrônica entre os dois núcleos faz com que os átomos permaneçam unidos.
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Representação das Ligações Covalentes
Estrutura de Lewis
Fórmula Estrutural
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Exceções ao Octeto - BF3
O Boro é uma exceção à regra do octeto, pois fica estabilizado com apenas 6 elétrons na camada de valência;
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Exceções ao Octeto -PCl5
O fósforo, em alguns compostos, pode se estabilizar tendo mais de 8 elétrons em sua camada de valência;
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Ligação Química – Orbitais Moleculares
Em termo de orbitais, as ligações nada mais são do que combinações lineares das funções de onda dos orbitais atômicos;
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Ligação Química – Orbitais Moleculares
A combinação dos orbitais atômicos depende da fase dos orbitais envolvidos;
Se os orbitais estão na mesma fase, na região de sobreposição entre eles há interferência construtiva, aumentando a densidade de probabilidade de encontrar elétrons entre os dois núcleos;
O orbital molecular formado pela sobreposição de orbitais atômicos na mesma fase é denominado orbital σ (sigma ligante);
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Ligação Química – Orbitais Moleculares
Se os orbitais estão em fases opostas, na região de sobreposição entre eles há interferência destrutiva, diminuindo a densidade de probabilidade de encontrar elétrons entre os dois núcleos;
O orbital molecular formado pela sobreposição de orbitais atômicos em fases opostas é denominado orbital σ* (sigma antiligante);
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Orbitais Moleculares – Diagrama de Energia para o H2
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Importantes Aspectos Sobre o Diagrama de Energia
X orbitais atômicos, ao se combinar, formam sempre X orbitais moleculares;
Quando os átomos da ligação são iguais (como no caso do hidrogênio), a contribuição de cada átomo no orbital molecular é a mesma;
O orbital ligante é sempre menor em energia do que os orbitais atômicos que o deram origem;
O orbital antiligante é sempre maior em energia do que os orbitais atômicos que o deram origem.
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Importantes Aspectos do Diagrama de Energia
Ao realocar os elétrons dos átomos nos orbitais moleculares, inicia-se colocando-os nos orbitais de menor energia (primeiro no ligante, depois no antiligante);
Para a quebra de uma ligação, deve-se fornecer uma energia suficiente para promover um elétron de um orbital ligante para um antiligante. Isso desestabiliza a ligação, pois o elétron no orbital antiligante “anula” os efeitos atrativos do elétron no orbital ligante.
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Ruptura de Ligação
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As Ligações do Carbono – Os Orbitais Híbridos
Antes da teoria dos orbitais moleculares, já se tinha conhecimento de que o carbono era tetravalente e suas ligações eram voltadas para os vértices de um tetraedro. Porém, as teorias até então não explicavam como o carbono era tetravalente;
Para explicar a tetravalência do carbono, foi proposto o modelo de hibridização de orbitais.
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As Ligações do Carbono – Os Orbitais Híbridos
Na hibridização do carbono, há a promoção de um dos elétrons que estão emparelhados no orbital 2s para o orbital vazio 2p;
Após a promoção, os orbitais se reorganizam, formando os orbitais híbridos.
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Etano
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Eteno – A ligação π
A ligação π é formada pela “sobreposição” de orbitais paralelos entre si;
A sobreposição não é tão efetiva como a que forma um orbital σ, o que implica numa ligação mais fraca;
Assim como nos orbitais σ, pode haver sobreposição em fase (π ligante) ou fora de fase (π* antiligante).
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A Ligação π
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Eteno
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Etino
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