Teoria dos orbitais moleculares
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Orbitais moleculares
A teoria dos orbitais moleculares (TOM)
surgiu como mais uma ferramenta para
explicar a formação das ligações químicas,
assim como, teoria da ligação de valência,
hibridização. Porém tem suas bases
amparadas pelas funções de ondas advindas
da mecânica quântica a qual ofereceu todo o
respaldo para essa teoria.
Na verdade a TOM, simplesmente explica a existência do orbital na molécula, quando os orbitais atômicos (Aos) se unem eles desaparecem completamente originando 2 orbitais moleculares, o que da o direito a esta molécula de possuir uma nova configuração eletrônica. Um orbital é um lugar do espaço onde é provável que o elétron seja encontrado, sem dúvida esta é boa nova que nos trouxe a mecânica quântica, promovendo a combinação matemática das funções de onda dos AOs e como resultado obtém-se as novas funções de onda denominadas orbitais moleculares (MOs).
Na verdade a TOM, simplesmente explica a
existência do orbital na molécula, quando os
orbitais atômicos (Aos) se unem eles
desaparecem completamente originando 2
orbitais moleculares, o que da o direito a esta
molécula de possuir uma nova configuração
eletrônica. Um orbital é um lugar do espaço
onde é provável que o elétron seja
encontrado, sem dúvida esta é boa nova
que nos trouxe a mecânica quântica,
promovendo a combinação matemática das
funções de onda dos AOs e como resultado
obtém-se as novas funções de onda
denominadas orbitais moleculares (MOs).
OM Ler como Caráter Funções Origem
σ Sigma Ligante Adição Combinação
de orbitais
1s e 2px
σ* Sigma
asterisco
Antiligante Subtração Combinação
de orbitais
1s e 2px
π Pi Ligante Adição Combinação
de orbitais
2py e 2pz
π* Pi asterisco Antiligante Subtração Combinação
de orbitais
2py e 2pz
As figuras acima são representações dos orbitaismoleculares formados a partir da sobreposição dos orbitaisatômicos e demonstram que no momento em que ocorre acombinação são originados outros 2 orbitais moleculares.O OM antiligante é originado da função de onda desubtração e este desestabiliza a ligação em virtude depossuir maior energia e menor densidade eletrônica emseu núcleo, do que o orbital ligante que originado da funçãode onda adição possui energia e elevada densidadeeletrônica promovendo a ligação.
É importante lembrar que essas representações fazemalusão às moléculas homonucleares, e toda vez queocorrer a combinação de 2 AOs serão originados 2 OMs,sendo um ligante e outro antiligante. E evidentemente asfiguras acima representam as energias relativas, e sãorepetidos propositalmente para mostrar que assobreposições py-py e pz-pz são iguais, com difrençasomente na orientação, acima de tudo mantendo a mesmaenergia.
Após a combinação o AOs deixam de existirtornando-se OMs, e por conseguinte os orbitaisresultantes devem ser preenchido por spins damesma maneira, que preenchemos orbitais aos quaisestamos habituados, seguindo procedimento deAufbau que orienta a distribuir por sequência e nãoaos pares em cada orbital.
A TOM é uma das teorias que mais obteve sucessona explicação das ligações químicas, sendo ela quemprovou que a molécula de oxigênio é paramagnética,em virtude de possuir dois elétrons desemparelhadosnos orbitais antiligantes.
Outro aspecto importante nesta teoria reside nadefinição de ordem de ligação, que leva em conta opreenchimento do orbital σs*, que possuindo caráterantiligante impede a formação da molécula, emfunção de possuir energia maior do que σs ligante,anulando a força de atração entre os átomos. Édefinida pela equação abaixo:
Ordem de Ligação= (elétrons ligantes –elétrons antiligantes) / 2
Para melhor compreensão vamos utilizar amolécula de Neônio e Oxigênio:
Ne2: KK (σs)2 (σs
*)² ( σx)² ( πy)² ( πz)² ( πy*)² ( πz*)² ( σx*)²
Como: O.L= (e – e*)/2
Logo: O.L.= (8 - 8)/2 = 0
Como a ordem de ligação é zero não existe ligação, evidentemente a molécula de neônio não existe, é utilizada somente como uma molécula hipotética. O que já muda completamente no caso do oxigênio.
O2: KK (σs)2 (σs
*)² ( σx)² ( πy)² ( πz)² ( πy*)¹ ( πz*)¹
O.L.= (8 - 4)/2 = 2
Como a ordem de ligação é igual a 2 para o oxigênio, eleexiste. O maior sucesso da teoria dos orbitais molecularesfoi quando provou que esta é paramagnética, ou seja, ela éinfluenciada fortemente pela energia eletromagnética.Quando este é submetido a um campo magnético ele éatraído como se fosse um metal sendo atraído por ímã,porém em menor intensidade.
Quando um MO ligante é ocupado pelos elétrons ele contribui para a estabilidade da molécula, porém quando o MO antiligante está ocupado ele contribui significativamente para que esta seja desestabilizada ou não exista. Para saber se uma molécula existe ou se é paramagnética basta utilizar o diagrama de população, e aplicar a equação de O.L. Para as moléculas heteronuclares (formadas por átomos difrentes utiliza-se a mesma idéia do TOM, por que no mais elas acabam por ter a mesma configuração das moléculas homonucleares(formadas por átomos iguais), assim como a configuração do CO2 é igual a do N2.
Bibliografia:
Russel, J. B. Química geral. São Paulo: Makron Books, 2004.
James Brady, Humiston Gerard E. QUÍMICA GERAL - 2ª EDIÇÃO.
Mahan, B. M. Química: um curso universitário. 4a ed. São Paulo:
Edgard Blücher, 2003.
SHRIVER, DUWARD; ATKINS, PETER. Química inorgânica - 4ª
edição. Porto Alegre, Bookman, 2008.
LEE, J.D.. Química inorgânica não tão concisa – tradução da 4ª
edição inglesa. São Paulo, Edgard Blücher, 1996.