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MSc. Laíse da Silva Durante Teoria de Repulsão dos pares de Elétrons da Camada de Valência TRPECV Teoria de Ligação de Valência TLV Teoria dos Orbitais Moleculares TOM Primeiro explorada pelos químicos ingleses Nevil Sidgwick e Herbert Powell e desenvolvida pelo químico canadense Ronald Gillespie. Primeira descrição da ligação covalente em termos de orbitais atômicos feita pode Walter Heitler, Fritz London, John Slater e Linus Pauling, no fim de 1920. Se baseia na mecânica quântica, sendo introduzida por Mulliken e Hun no fim da década de 1920, mostrando-se ser a melhor para a descrição da ligação química. Busca predizer a geometria molecular por meio da repulsão eletrostática dos elétrons da camada de valência. Modelo quanto-mecânico da distribuição de elétrons pelas ligações que ultrapassa a teoria de Lewis e o modelo TRPECV. O total de elétrons são distribuídos nos orbitais moleculares na ordem crescente de energia, segundo a regra de Hund e o princípio de exclusão de Pauli. As repulsões entre os pares de elétrons ligante e elétrons não ligantes do átomo “controlam” os ângulos de ligação de um átomo em relação aos demais que o circundam. As ligações são formadas quando os orbitais dos átomos de superpõem, e para que isso ocorra existem dois elétrons de spins contrários. S sobreposição ocorre à medida que os núcleos se aproximam. Quando a aproximação dos orbitais ocorre segundo um mesmo eixo a ligação formada é chamada de sigma (σ). Quando ocorre em eixos paralelos é chamada de pi (π). Dois orbitais atômicos, advindos de átomos distintos em uma ligação química, formam dois orbitais moleculares, que se espalham por toda a molécula. Quando interagem construtivamente = orbital molecular ligante (σ); quando interagem destrutivamente = orbital molecular antiligante (σ*). O ligante tem menor energia em relação aos orbitais atômicos enquanto que o antiligante maior. Espécies estáveis tem mais elétrons nos orbitais ligantes do que em orbitais antiligantes. Ordem de ligação OL = ½ (OML – OMAL) Quanto maior a OL entre dois átomos menor será o comprimento de ligação; quanto maior a OL entre os átomos maior será a energia de ligação. Baseado em que como os elétrons se repelem os pares de elétrons de ligação tendem a se afastar o máximo possível. Segundo as regras: 1. Regiões de altas concentrações de elétrons se repelem e para reduzir essa repulsão, tendem a se afastar o máximo possível mantendo a mesma distância do átomo central. 2. Não existe distinção entre ligações simples ou múltiplas: uma ligação múltipla é tratada como uma só região de alta concentração de elétrons. 3. Todas as regiões de densidade eletrônica elevada, pares de elétrons isolados e ligantes, são incluídas na descrição do arranjo de elétrons. Assim, somente as posições dos átomos são consideradas quando descrevemos a forma de uma molécula. 4. A repulsão é exercida na ordem par isolado-par isolado > par isolado-átomo > átomo-átomo. Hibridização: mistura de orbitais atômicos que tem como objetivo gerar novo orbitais de acordo com o arranjo eletrônico característico da forma molecular. Permitindo que se realize um número maior de ligações covalentes ou que seja capaz de realizar essas ligações. 2 regiões eletrônicas: sp 3 regiões eletrônicas: sp2 4 regiões eletrônicas: sp3 5 regiões eletrônicas: sp3d 6 regiões eletrônicas: sp3d2 Dois orbitais p podem se sobrepor para formar dois orbitais moleculares (σ) em um mesmo eixo sendo um ligante e o outro antiligante. Os orbitais p paralelos também formam orbitais moleculares (π) ligantes e antiligantes. N orbitais atômicos = N orbitais moleculares Cálculo carga formal → Cf = V – (L + ½ S) A geometria da molécula depende do número de pares isolados e ligantes, conforme a fórmula: AXnEm Sendo: A – átomo central; X – ligante; n – número de ligantes; E – par de elétrons isolados; m – número de pares de elétrons isolados. AX2: linear. Átomo central sem pares de elétrons livres. Ex: H2; Cl2; HCl; HBr AX2: linear. Átomo central sem pares de elétrons livres. Ex: BeCl2; CO2 (180°) AX2E1: angular. Átomo central com 2 pares de elétrons ligantes e 1 par livre. Ex: SO2 (119°; 120°) QUADRO COMPARATIVO MSc. Laíse da Silva Durante AX2E2: angular. Átomo central com 2 pares de elétrons ligantes e 2 pares livres. Ex: H2O (104,5°; 109,5°) AX2E3: linear. Átomo central com 2 pares de elétrons ligantes e 3 pares livres. Ex: XeF2 (180°) AX3: plana triangular. Átomo central sem pares de elétrons livre. Ex: BF3 AX3E1: pirâmide trigonal. Átomo central com 3 pares de elétrons ligantes e 1 par livre. Ex: NH3 AX3E2: forma de T. Átomo central com 3 pares de elétrons ligantes e 2 pares livres. Ex: ClF3 (90°; 180°) AX4: tetraédrica. Átomo central sem par de elétrons livres. Ex: CH4 (109,5°) AX4E1: gangorra. Átomo central com 4 pares de elétrons ligantes e 1 par livre. Ex: SF4 (120°; 180°) AX4E2: quadrado planar. Átomo central com 4 pares de elétrons ligantes e 2 pares livres. Ex: XeF4 (90°) AX5: bipirâmide triangular. Átomo central sem par de elétrons livres. Ex: PCl5 (90°; 120°) AX5E1: pirâmide de base quadrada. Átomo central com 5 pares de elétrons ligantes e 1 par livre. Ex: BrF5 (90°) AX6: octaédrica. Átomo central sem par de elétrons livres. Ex: SF6 (90°) Diagrama dos níveis de energia dos orbitais moleculares das moléculas diatômicas homonucleares Li2 até N2. Diagrama dos níveis de energia dos orbitais moleculares das moléculas diatômicas homonucleares que estão à direita do grupo 2 da Tabela periódica, especificamente O2 e F2.
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