Química I - Ciências Exatas - UFPR Palotina 06/05/2015
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Ministério da EducaçãoUniversidade Federal do ParanáSetor Palotina
Prof. Isac G. Rosset
Aula 8
Ligação Covalente
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Isac G. Rosset - UFPR 3
Dilemas morais: o que você faria?
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Linus Pauling
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Ligação Covalente
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Representações de Lewis
Numa ligação química só intervêm os eletrons de valência, ou seja, os eletrons da camada mais externa do átomo. Para os representar utilizamos as representações de Lewis ou notação de Lewis. Consistem no símbolo do elemento (que representa o núcleo mais as camadas internas, ou cerne do átomo) e um ponto (dot) por cada electrão de valência.
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Exercício: Quantos elétrons de valência tem cada elemento abaixo:
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Ligação covalente é uma ligação química caracterizada pelocompartilhamento de um ou mais pares de elétrons entre átomos,causando uma atração mútua entre eles, que mantêm a molécularesultante unida.
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Como funcionam as ligações?
Ene
rgia
pot
enci
al Distância internuclear
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Exercício : Escreva as estruturas de Lewis das moléculas e íonsabaixo:
H2O H2CO3 ClO2-
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Ressonância
Qual é a forma correta de representar a molécula de O3?
121 pm148 pm
121 pm148 pm
128 pm 128 pm
Algo entre uma ligação simples e uma duplaSeta que representa ressonância
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RessonânciaÍon Carbonato (CO3
-2)
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Aumenta a eletronegatividade
TODAS corretas!
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H
H
H
H
H
H
Benzeno
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
Ressonância
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Carga Formal
Chama-se carga formal de um átomo à diferença entre o número de elétronsde valência num átomo isolado e o número de electrões atribuído a esseátomo numa estrutura de Lewis.
+= ligantes -e de totalnº2
1 ligantes não -e de totalnº - valênciade -e de totalnº formal Carga
NCS-
Ânion tiocianato
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Exceções a Regra do OctetoAlguns elementos podem não seguir a regra do octeto
CAMADAS DE VALÊNCIA EXTENDIDA
P4(g) + 6 Cl2(g) → 4 PCl3(l) PCl3(l) + Cl2(g) → PCl5(s)
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Exceções a Regra do OctetoAlguns elementos podem não seguir a regra do octeto
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Ligação e Estrutura das Moléculas OrgânicasElétrons e geometria molecular – VSEPR - Repulsão dos pares de elétrons da camada de valência
Os elétrons também ocupam lugar no espaço
No caso do metano, os elétrons envolvidos na ligaçã o se repelem,favorecendo a geometria tetraédrica 21
Ligação e Estrutura das Moléculas OrgânicasElétrons e geometria molecular -VSEPR
linear angular trigonal plana
tetraédrica piramidal bipirâmide trigonal
gangorra forma de T octaédrica
pirâmide quadradaquadrada plana
bipirâmide pentagonalProf. Isac G. Rosset - UFPR 22
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Conteúdo• O Que se Espera de uma Teoria de Ligação• Introdução ao método da Ligação de Valência• Hibridização de Orbitais Atômicos• Ligações Covalentes Múltiplas• Teoria de Orbitais Moleculares• Elétrons Delocalizados: As Ligações na
Molécula de Benzeno.• Ligações em Metais
Orbitais nas ligações
Por Quê São Necessárias Novas Teorias de Ligação?
•A teoria de Lewis apresenta alguns problemas:•Ela não explica a existência de condutores ou semicondutores.•São necessárias abordagens mais sofisticadas:•Hibridização•Orbitais moleculares a partir de orbitais atômicos.
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O Que Se Espera de Uma Teoria de Ligação?
• Aproxima-se os átomos, vindos do infinito.• Os elétrons são atraídos por ambos os núcleos.• Os elétrons se repelem• Os núcleos se repelem
• Constrói-se um gráfico de energia potencial versus distância.
• Energias negativas → forças de atração• Energias positivas → forças de repulsão
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Diagrama de Energia Potencial
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Introdução ao Método da Ligação de Valência
• Orbitais atômicos descrevem as ligações covalentes
• A área de interpenetração (overlap) dos orbitais está em fase.
• É um modelo localizado de ligação.
Teoria de Orbitais Moleculares• Os orbitais atômicos estão isolados nos
átomos.• Orbitais moleculares incluem dois ou mais
átomos• Obtidos através de LCAO (CLOA):
• Combinação Linear de Orbitais Atômicos.
Ψ1 = φ1 + φ2 Ψ2 = φ1 - φ2
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Combinação de Orbitais Atômicos
Adição
Subtração
Orbitais moleculares ligantes e antiligantes
Orbitais Moleculares do Hidrogênio
Orbitais 1s deDois átomos de hidrogênioseparados
Orbitais moleculares
da molécula de H2
Ligante
Antiligante
PlanoNodal
Densidade de carga eletrônica (probabilidade) ao longo de uma linha ligando os dois átomos
Diagrama de níveis de energia
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Ideias Básicas a Respeito de OMs• Número de OAs= número de OMs.• Há sempre a formação de OMs ligantes E
antiligantes a partir do OAs.• Os elétrons ocupam primeiro o OM de mais
baixa energia.• O princípio da exclusão de Pauli se aplica:
• O número máximo de elétrons por OM é dois.
• A regra de Hund se aplica:• Oms degenerados são preenchidos antes do
emparelhamento.
Ligações sigma (σ) e pi (π)
As ligações sigma ( σ) ocorrem pela interpenetração de orbitais atômicos no eixo da ligação.
Orbitais s-s
Molécula de H2
Orbitais s-p
Molécula de HF
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Ligações sigma (σ) e pi (π).
Orbitais p-p
Molécula de O2
Ligações sigma (σ) e pi (π).
Os orbitais px e py estão perpendiculares ao eixo internuclear e asobreposição ocorre lado a lado formando uma ligação do tipo pi (π).
Ligação dupla Ligação tripla
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Ordem de Ligação
• Espécies estáveis possuem mais elétrons em orbitais ligantes do que em orbitais antiligantes
- -No. e em OMs Ligantes - No. e em OMs AntiligantesOrdem de Ligação=
2
Orbitais Moleculares do Segundo Período
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Combinações de Orbitais p
(ligante)
(ligante)
(ligante)
(antiligante)
(antiligante)
(antiligante)
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