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05/05/2012




                     Universidade Federal da Paraíba
                  Centro de Ciências Exatas e da Natureza
                        Departamento de Química                    Paramagnetismo do O2
                           Disciplina: Química Geral




    Teoria dos Orbitais Moleculares
Curso: QGT
Professora: Liliana Lira Pontes



                       Semestre 2012.1




Teoria da Ligação de Valência (TLV)versus Teoria do                  Orbitais Moleculares:         construídos a
              Orbital Molecular(TOM)                                 partir da adição conjunta (superposição) de
                                                                     orbitais atômicos pertencentes à camada de
                                                                     valência dos átomos presentes na molécula.
                       TLV: os elétrons,em uma ligação,
                        estão localizados entre os dois          Ex:H2
                                                                                                                        AO- ondas centradas
                                átomos ligados;                     Ψ = ψA1s + ψB1s


   TOM: os elétrons
                                                                                                   Combinação de Orbitais Atômicos
 pertencem à molécula                                                                              resultando em diminuição de energia
como um todo, ficam em                                                                             total – Orbital Ligante
   orbitais (ORBITAIS                                                Orbital Molecular
    MOLECULARES)                                                   Combinação Linear de orbitais
                                                                      atômicos – LCAO - MO




      Ψ = ψA1s - ψB1s
                                                                  A energia relativa entre o orbital
                                                                  atômico original e os orbitais
                                                                  moleculares ligante e antiligante
Combinação de Orbitais Atômicos resultando                        são representados na forma de
  em aumento de energia total – Orbital                           diagramas de níveis de energia do
               Antiligante                                        orbital molecular


      Orbitais moleculares são formados por combinação de
     orbitais atômicos: quando os orbitais atômicos interferem
      construtivamente, há o surgimento de orbitais ligantes;
       quando interferem destrutivamente, originam orbitais
     antiligante. N orbitais atômicos combinam-se para dar N
                        orbitais moleculares




                                                                                                                                              1
05/05/2012




 Descrição dos orbitais moleculares/Deduzindo as Configurações
 eletrônicas de moléculas diatômicas
Passo1: considerar todos os orbitais                                   Explicação!!!
moleculares possíveis de serem formados
a partir das bandas de valência dos
orbitais atômicos disponíveis;                                        Lewis – o fato de que ligações normalmente consistirem em um
                                                                      par de elétrons.
Passo 2: os elétrons são acomodados
inicialmente no orbital molecular de mais                             Pauli – prevê    que somente dois elétrons (com spins
baixa energia, e depois em níveis de                                  emparelhados)ocupam qualquer orbital molecular.
energia maior;
                                                               σ1s2
                                                          H2
                                                                      Uma ligação simples entre dois átomos consiste na presença de
Passo 3: Pauli - cada orbital acomoda 2 e-;                           dois elétrons emparelhados em um orbital ligante.
Passo 4: se mais de um orbital de mesma
energia estiver disponível segue regra de Somente o orbital ligante
Hund;                                     ocupado- energia da
                                          molécula é menor.




Outras moléculas diatômicas homonucleares
  dos elementos do 2º período (Li ao Ne)

   1- Construir o diagrama de energia dos
   orbitais moleculares a partir dos orbitais
   atômicos    da   camada     de    valência
                                                                                           Li2 ao N2                        O2 e F2
   fornecidos pelos átomos;
   2- 2s e 2p na camada de valência,
   construir OM a partir da sobreposição;
   Total de 8 orbitais (4 em cada átomo) e
   portanto 8 OM devem ser construídos;

    2s – formarão 2sσ e 2sσ*
    2p- formarão 2pσ e 2pσ*
                 2pπ e 2pπ*




  Exemplo N2                                                           Exercício
  G15    5e-   de valência    10e-
                                                                       1)Deduza a configuração eletrônica do estado fundamental
                                                                       da molécula de flúor.




                                                                                                                                       2
05/05/2012




 2)Deduza a configuração eletrônica do estado fundamental do
 O2 .




                                                                         Elétrons em OM ligantes tendem a estabilizar a molécula;

                                                                         OM antiligantes tendem a desestabilizar a molécula quando
                                                                         ocupados por elétrons;

                                                                         Os OM ligantes tem menor energia que os OM antiligantes
                                                                         formados pelos mesmos orbitais atômicos.




 TOM prevê porque algumas moléculas existem e outras não...

Diagrama de Níveis de Energia do OM para o H 2




    H2
                                                                                                                    He2
                                                                         Uma vez que o Hélio tem dois elétrons
                                                                         ligantes e dois elétrons antiligantes, a
                                                                         O.L. é 0 (zero) significa que a ligação
                                                                         não existe.




                                   diferença na quantidade de pares de
 Ordem da Ligação
                                      elétrons nos orbitais ligantes e                         Exemplos
                                                antiligantes
  Os elétrons dos orbitais moleculares ligantes (s ou p) são
  elétrons ligantes e os dos orbitais moleculares antiligantes (s*
  ou p*) são elétrons antiligantes.

                                                                               H2

          nº elétrons ligantes - nº elétrons antiligant es
 O.L.                                                                                                                    He2
                                2
                                                                                                                                 O.L. = 0
                                                                            O.L. = 1
                                                                                                                          He2+
                                                                                                                                 O.L. = 0,5




                                                                                                                                              3
05/05/2012




                          Exercício

1) Calcule a ordem de ligação para o H2- F2 e O2
 R. 0,5; 1;2

2) Determine as seguintes propriedades de O2+
a) Número de elétrons desemparelhados; (1)
b) Ordem de ligação; (2,5)

3) Determine as propriedades magnéticas e a ordem
   de ligação para o íon C22-
  a) R. diamagnético, 3




                                                            4

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Paramagnetismo do O2: Teoria dos Orbitais Moleculares

  • 1. 05/05/2012 Universidade Federal da Paraíba Centro de Ciências Exatas e da Natureza Departamento de Química Paramagnetismo do O2 Disciplina: Química Geral Teoria dos Orbitais Moleculares Curso: QGT Professora: Liliana Lira Pontes Semestre 2012.1 Teoria da Ligação de Valência (TLV)versus Teoria do Orbitais Moleculares: construídos a Orbital Molecular(TOM) partir da adição conjunta (superposição) de orbitais atômicos pertencentes à camada de valência dos átomos presentes na molécula. TLV: os elétrons,em uma ligação, estão localizados entre os dois Ex:H2 AO- ondas centradas átomos ligados; Ψ = ψA1s + ψB1s TOM: os elétrons Combinação de Orbitais Atômicos pertencem à molécula resultando em diminuição de energia como um todo, ficam em total – Orbital Ligante orbitais (ORBITAIS Orbital Molecular MOLECULARES) Combinação Linear de orbitais atômicos – LCAO - MO Ψ = ψA1s - ψB1s A energia relativa entre o orbital atômico original e os orbitais moleculares ligante e antiligante Combinação de Orbitais Atômicos resultando são representados na forma de em aumento de energia total – Orbital diagramas de níveis de energia do Antiligante orbital molecular Orbitais moleculares são formados por combinação de orbitais atômicos: quando os orbitais atômicos interferem construtivamente, há o surgimento de orbitais ligantes; quando interferem destrutivamente, originam orbitais antiligante. N orbitais atômicos combinam-se para dar N orbitais moleculares 1
  • 2. 05/05/2012 Descrição dos orbitais moleculares/Deduzindo as Configurações eletrônicas de moléculas diatômicas Passo1: considerar todos os orbitais Explicação!!! moleculares possíveis de serem formados a partir das bandas de valência dos orbitais atômicos disponíveis; Lewis – o fato de que ligações normalmente consistirem em um par de elétrons. Passo 2: os elétrons são acomodados inicialmente no orbital molecular de mais Pauli – prevê que somente dois elétrons (com spins baixa energia, e depois em níveis de emparelhados)ocupam qualquer orbital molecular. energia maior; σ1s2 H2 Uma ligação simples entre dois átomos consiste na presença de Passo 3: Pauli - cada orbital acomoda 2 e-; dois elétrons emparelhados em um orbital ligante. Passo 4: se mais de um orbital de mesma energia estiver disponível segue regra de Somente o orbital ligante Hund; ocupado- energia da molécula é menor. Outras moléculas diatômicas homonucleares dos elementos do 2º período (Li ao Ne) 1- Construir o diagrama de energia dos orbitais moleculares a partir dos orbitais atômicos da camada de valência Li2 ao N2 O2 e F2 fornecidos pelos átomos; 2- 2s e 2p na camada de valência, construir OM a partir da sobreposição; Total de 8 orbitais (4 em cada átomo) e portanto 8 OM devem ser construídos; 2s – formarão 2sσ e 2sσ* 2p- formarão 2pσ e 2pσ* 2pπ e 2pπ* Exemplo N2 Exercício G15 5e- de valência 10e- 1)Deduza a configuração eletrônica do estado fundamental da molécula de flúor. 2
  • 3. 05/05/2012 2)Deduza a configuração eletrônica do estado fundamental do O2 . Elétrons em OM ligantes tendem a estabilizar a molécula; OM antiligantes tendem a desestabilizar a molécula quando ocupados por elétrons; Os OM ligantes tem menor energia que os OM antiligantes formados pelos mesmos orbitais atômicos. TOM prevê porque algumas moléculas existem e outras não... Diagrama de Níveis de Energia do OM para o H 2 H2 He2 Uma vez que o Hélio tem dois elétrons ligantes e dois elétrons antiligantes, a O.L. é 0 (zero) significa que a ligação não existe. diferença na quantidade de pares de Ordem da Ligação elétrons nos orbitais ligantes e Exemplos antiligantes Os elétrons dos orbitais moleculares ligantes (s ou p) são elétrons ligantes e os dos orbitais moleculares antiligantes (s* ou p*) são elétrons antiligantes. H2 nº elétrons ligantes - nº elétrons antiligant es O.L.  He2 2 O.L. = 0 O.L. = 1 He2+ O.L. = 0,5 3
  • 4. 05/05/2012 Exercício 1) Calcule a ordem de ligação para o H2- F2 e O2 R. 0,5; 1;2 2) Determine as seguintes propriedades de O2+ a) Número de elétrons desemparelhados; (1) b) Ordem de ligação; (2,5) 3) Determine as propriedades magnéticas e a ordem de ligação para o íon C22- a) R. diamagnético, 3 4