Orbitais moleculares

OrbitaisOrbitaisHibridização ou HibridaçãoHibridização ou Hibridação

OrbitaisOrbitais

Região do espaço onde há maior Região do espaço onde há maior probabilidade de se encontrar probabilidade de se encontrar elétronselétrons

Orbitais

OrbitaisOrbitais Entretanto, os orbitais não representam a posição Entretanto, os orbitais não representam a posição

exata do elétron no espaço, que não pode ser exata do elétron no espaço, que não pode ser determinada devido a sua natureza ondulatória; determinada devido a sua natureza ondulatória; apenas delimitam uma região do espaço na qual a apenas delimitam uma região do espaço na qual a probabilidade de encontrar o elétron é elevadaprobabilidade de encontrar o elétron é elevada

Na formação de pares eletrônicos, ocorre a fusão Na formação de pares eletrônicos, ocorre a fusão dos orbitais atômicos, originando o orbital dos orbitais atômicos, originando o orbital molecular.molecular.

Carbono tetraédrico Carbono tetraédrico (Le Bel e Van´t Hoff, 1874)(Le Bel e Van´t Hoff, 1874): “O : “O átomo de Carbono ocupa o centro de um tetraedro átomo de Carbono ocupa o centro de um tetraedro regular imaginágio e dirige suas valências para os regular imaginágio e dirige suas valências para os quatro vértices do tetraedro.”quatro vértices do tetraedro.”

Orbitais

Orbital sOrbital s

O orbital O orbital ss tem simetria esférica ao redor do núcleo. tem simetria esférica ao redor do núcleo. São mostradas duas alternativas de representar a São mostradas duas alternativas de representar a

nuvem eletrônica de um orbital nuvem eletrônica de um orbital ss ::1. 2.

Em 1, a probabilidade de encontrar o elétron (representada pela densidade de pontos) diminui à medida que nos afastamos do núcleo.

Em 2, representa o volume esférico no qual o elétron passa a maior parte do tempo.

Orbitais

Orbital sOrbital s

Orbitais

x

y

z

Orbital pOrbital p

A forma geométrica dos orbitais A forma geométrica dos orbitais pp é a de duas esferas é a de duas esferas achatadas até o ponto de contato ( o núcleo atômico ) e achatadas até o ponto de contato ( o núcleo atômico ) e orientadas segundo os eixos de coordenadas.orientadas segundo os eixos de coordenadas.

Orbitais

Orbital pOrbital p

pz orbital py orbitalpx orbital

z

x

y

Orbitais

Orbital dOrbital dOs orbitais Os orbitais dd tem uma forma mais diversificada: quatro tem uma forma mais diversificada: quatro

deles têm forma de 4 lóbulos de sinais alternados ( dois deles têm forma de 4 lóbulos de sinais alternados ( dois planos nodais, em diferentes orientações espaciais ), e planos nodais, em diferentes orientações espaciais ), e o último é um duplo lóbulo rodeado por um anel ( um o último é um duplo lóbulo rodeado por um anel ( um duplo cone nodal ).duplo cone nodal ).

Orbitais

Orbital fOrbital f

Os orbitais Os orbitais ff apresentam formas ainda mais exóticas, apresentam formas ainda mais exóticas, que podem ser derivadas da adição de um plano que podem ser derivadas da adição de um plano nodal às formas dos orbitais nodal às formas dos orbitais dd ..

Orbitais

Ligações CovalentesLigações Covalentes

Resultam da sobreposição dos Resultam da sobreposição dos orbitais atômicos dos átomos que orbitais atômicos dos átomos que participam da ligação.participam da ligação.

Os átomos compartilham o par Os átomos compartilham o par eletrônico existente na ligação.eletrônico existente na ligação.

A ligação covalente pode ser polar ou A ligação covalente pode ser polar ou apolar, que será visto posteriormente.apolar, que será visto posteriormente.

Podem ser do tipo sigma ou pi.Podem ser do tipo sigma ou pi.

Orbitais

Carbono tetraédricoCarbono tetraédrico

Orbitais

Ligações simplesLigações simples

1.1. Tetraedros ligados por um vérticeTetraedros ligados por um vérticeEx: etano Ex: etano ⇒⇒ H H33C CHC CH33

Orbitais

Ligações duplasLigações duplas

2.2. Tetraedros ligados por uma arestaTetraedros ligados por uma arestaEx: eteno Ex: eteno ⇒⇒ H H22C CHC CH22

Orbitais

Ligações triplasLigações triplas

3.3. Tetraedros ligados por uma faceTetraedros ligados por uma faceEx: etino Ex: etino ⇒⇒ HC CH HC CH

Orbitais

H C C H

Hibridação/OrbitaisHibridação/Orbitais

Orbitais/Hibridação

Hibridação ou HibridizaçãoHibridação ou Hibridização

Consiste na mistura de orbitais atômicos Consiste na mistura de orbitais atômicos puros. São 3 tipos: sppuros. São 3 tipos: sp33, sp, sp22, sp., sp.

hibridização "sp" é um orbital híbrido construído de hibridização "sp" é um orbital híbrido construído de um orbital "s" e um orbital "p".um orbital "s" e um orbital "p".


Ligação spLigação sp

É a mistura de um orbital s com 1 orbital p, produzindo dois novos orbitais denominados híbridos sp.

Os orbitais híbridos sp formam um ângulo de 180° entre si.

A geometria molecular será linear. Surge em C com duas duplas ou C com

uma tripla ligação. Numa tripla ligação teremos uma ligação

sigma e duas pi (porção inferior da molécula)


Hibridização spHibridização spEx: Etino (Aceti leno) Ex: Etino (Aceti leno) CC 22HH 22

Etino (acetileno)Etino (acetileno) Em torno dos átomos de C existem dois orbitais Em torno dos átomos de C existem dois orbitais

híbridos sp e dois orbitais p “puros”.híbridos sp e dois orbitais p “puros”. Os dois orbitais híbridos se ligarão através de Os dois orbitais híbridos se ligarão através de

ligações sigma s-sp (H-C) e sigma sp-sp(C-C).ligações sigma s-sp (H-C) e sigma sp-sp(C-C). Os dois orbitais p de cada carbono se ligarão Os dois orbitais p de cada carbono se ligarão

produzindo duas ligações pi entre os carbonos produzindo duas ligações pi entre os carbonos (resultando numa tripla ligação entre os dois (resultando numa tripla ligação entre os dois carbonos). carbonos).

Liga tripla Liga tripla →→ uma ligação uma ligação σσ e duas ligações e duas ligações ππ


Hibridização spHibridização spEx: Etino (Acetileno) Ex: Etino (Acetileno) CC 22HH 22

• Fórmula estrutural do aceti leno Cada átomo de carbono é um híbrido sp.Os hidrogênios possuem orbitais 1s, não

hibridizados.

Observe que a tripla ligação consiste de uma σ e 2π As duas ligações π provem dos orbitais p, não

hibridizados.

C CH H

2p

2s

hibridação

2p

sp


Hibridização spHibridização spEx: Etino (Acetileno) Ex: Etino (Acetileno) CC 22HH 22

CCH H

C C HH


Molécula de CMolécula de C 22HH 22


Hibridação spHibridação spEtino (Aceti leno)Etino (Aceti leno)

CC22HH22


Tipos de l igações no CTipos de l igações no C 22HH 22

No acetileno existem 3 tipos de ligações: No acetileno existem 3 tipos de ligações: ligações sigma s-sp; ligação sigma sp-sp; ligações sigma s-sp; ligação sigma sp-sp; ligações piligações pi

[sp[sp (C 1 ) – 1s (H) ] x 2 tipo(C 1 ) – 1s (H) ] x 2 tipo σσ [sp[sp (C 1 ) – sp(C 1 ) – sp (C 2 ) ] tipo(C 2 ) ] tipo σσ [2p[2pyy

(C 1 ) – 2p(C 1 ) – 2pyy (C 2 ) ] tipo(C 2 ) ] tipo ππ

[2p[2pzz (C 1 ) – 2p(C 1 ) – 2pzz

(C 2 ) ] tipo(C 2 ) ] tipo ππ


Hibridização spHibridização sp 22 É a mistura de um orbital s com dois orbitais É a mistura de um orbital s com dois orbitais

p (pertencentes a um mesmo átomo), p (pertencentes a um mesmo átomo), resultando em 3 novos orbitais denominados resultando em 3 novos orbitais denominados híbridos sphíbridos sp22..

Os Os trêstrês orbitais híbridos orbitais híbridos spsp 22 situam-se num situam-se num mesmo plano formando ângulos de 120° mesmo plano formando ângulos de 120° entre si (geometria plana triangular).entre si (geometria plana triangular).

Acontece com C que possua uma dupla Acontece com C que possua uma dupla ligação.ligação.

Num C do tipo Num C do tipo spsp 22 existirá um orbital p “puro” existirá um orbital p “puro” que será responsável pela ligação covalente que será responsável pela ligação covalente do tipo pi.do tipo pi. Orbitais/Hibridação

Exemplo de hibridação sp2 H2C=CH2

Molécula de eteno (etileno). Os dois átomos de C encontram-se

ligados por uma dupla ligação Uma ligação sigma sp2-sp2 e uma ligação pi).

Cada átomo de C encontra-se ligado a dois átomos de H (duas ligações sigma s-sp2).


Hibridização spHibridização sp 22

Eteno HEteno H 22C C CHCH 22

C C

H

H

H

H

C C

H

H

H

H



Observe que a dupla ligação consiste numa ligação do tipo σ e outra do tipo π.

C C


HIBRIDIZAÇÃO DO CARBONO sp2

Etileno C CH

H

H

H

Cada carbono é hibrido sp2 . O hidrogênio é 1s. Uma ligação da dupla é sp2 - sp2. A outra é p - p.

2p

2s

hibridação

p

sp2Orbitais/Hibridação

Os ângulos de l igações no Os ângulos de l igações no CC 22HH 44

Como os átomos centrais são dois Como os átomos centrais são dois carbonos de hibridação spcarbonos de hibridação sp22 o ângulo entre o ângulo entre as ligações sigma será de as ligações sigma será de ≈≈ 120 120°°. observe . observe que a ligação que a ligação ππ é perpendicular ao plano é perpendicular ao plano que contém a molécula. que contém a molécula.

CC com uma dupla ligação com uma dupla ligação hibridação sp hibridação sp22

Numa dupla ligação → uma ligação σ e uma ligação p


A Molécula de CA Molécula de C 22HH 44 Hibridização sp Hibridização sp 22



É a mistura de 3 orbitais É a mistura de 3 orbitais pp “puros” com um “puros” com um orbital orbital ss “puro”, formando 4 novos orbitais “puro”, formando 4 novos orbitais “híbridos” denominados “híbridos” denominados spsp 33 ..

A geometria dos 4 orbitais A geometria dos 4 orbitais spsp 33 é tetraédrica é tetraédrica (os 4 orbitais partem do centro do tetraédro (os 4 orbitais partem do centro do tetraédro e dirigem-se, cada um, para um dos e dirigem-se, cada um, para um dos vértices do tetraédro). vértices do tetraédro).

O ângulo entre os orbitais O ângulo entre os orbitais spsp 33 será de será de aprox.109°aprox.109°

Acontece no C que se liga através de 4 Acontece no C que se liga através de 4 ligações simples ( o C é tetravalente). ligações simples ( o C é tetravalente).


Orbitais Híbridos spOrbitais Híbridos sp 33


CarbonoCarbono

O carbono possui 4 elétrons de valência 2 s 2 p 2

• O carbono pode formar l igações simples, duplas e triplas.

• O carbono pode apresentar orbitais híbridos do tipo sp, sp2 e sp3

O carbono é tetravalente.Orbitais/Hibridação

Exemplo de l igação spExemplo de l igação sp 33 -> CH -> CH 44

No CHNo CH44, os 4 orbitais híbridos , os 4 orbitais híbridos spsp 33 do C do C se ligam com os orbitais se ligam com os orbitais ss de 4 átomos de 4 átomos de H, formando 4 ligações sigma C-H de H, formando 4 ligações sigma C-H

[sp[sp3 3 (C) – 1s (H) ] x 4(C) – 1s (H) ] x 4 ligação ligação σσ


MetanoMetano

Fórmula molecular do metano: CH4

- Lembrando, 4 ligações simples sp3 ( 4 orbitais híbridos). Hidrogênio possui 1s orbital não hibridizado.

Fórmula estrutural do metano: C

H

H

H

H


Carbono HibridizandoCarbono Hibridizando

hibridação sp3

CHCH 4 4 - metanometano

H

H

H

H


CHCH 44 - metano - metano


Orbitais moleculares

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