Aula1-TEORIA DOS ORBITAIS MOLECULARES

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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
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Programação
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Contatos
 E-mail pessoal: 
laisfcastro@gmail.com
laisferreiradecastro@hotmail.com
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 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
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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
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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)
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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)
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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
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O2 e F2
Li2 até N2
Sobreposição dos orbitais 2s e 2p
Diagramas de energia dos orbitais moleculares para moléculas diatômicas homonucleares
E
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 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
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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.
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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
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Ordem de Ligação
Cálculo da ordem de ligação (BL ou OL):
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> Ordem de ligação (OL) 
< Comprimento da ligação
 > Força da ligação
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Exemplo mais simples: H2
Moléculas diatômicas homonucleares
H(Z=1) 1s 1
He2 (Z=2) 1s2
OL=0
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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
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Orbitais de fronteira
(Highest Occupied Molecular Orbital)
(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)
Relacionados com as propriedades, estruturas e reatividade das moléculas
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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).
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Caráter magnético
Molécula Diamagnética
 Molécula Paramagnética
todos os elétrons estão emparelhados
possui pelo menos um elétron desemparelhado
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Exemplo: O2
Elétrons desemparelhados explica o paramagnetismo
O (Z=8): 1s22s22p4
N2
O2
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 As Teorias de Lewis e a TLV não conseguiram prever e explicar esse comportamento para a molécula O2.
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Distância de equilíbrio
Comprimento da ligação
Ordem de ligação
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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
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Exemplo: CO
Distribuição eletrônica nos OMs:
(1)2(2)2(1)4(3)2
C (Z=6): 1s22s22p2
O (Z=8): 1s22s22p4
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Exercícios
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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.