Post on 28-Dec-2015
Teoria da hibridização de orbitais
Considera-se, em química orgânica, que uma molécula é formada por átomos conectados por ligações que consistem em pares de elétrons.
Para o metano, por exemplo:
o orbital “2s” e os 3 orbitais “2p” se combinam com os orbitais “1s” dos hidrogênios.
TEORIA DA LIGAÇÃO COVALENTE
• De acordo com a teoria da ligação covalente, as ligações químicassó são efetuadas por orbitais atômicos semipreenchidos .
Vamos analisar o Carbono, em seu estado fundamental:
6C : 1s2 2s2 2p2
NA CAMADA DE VALÊNCIA HÁ DOIS ORBITAIS SEMIPREENCHIDOS: ASSIM ,O CARBONO SERIA BIVALENTE
TEORIA DA HIBRIDIZAÇÃO
• A teoria da hibridização, tenta explicar as ligações químicas, à nível de orbitais ,que não podem ser justificadas pela distribuição eletrônica fundamental.
• CONDIÇÃO PARA HIBRIDIZAÇÃO: átomo deveapresentar, na camada de valência , orbital completo, em um subnível e orbital vazio em outrosubnível de energia próxima. Haverá uma promoçãoeletrônica de um elétron do orbital completo para o orbital vazio aumentando, assim,o número de orbitais semipreenchidos disponíveis para efetuaras ligações químicas.
TETRAVALÊNCIA DO CARBONO
C ATIVADO
HIBRIDIZAÇÃO DE ORBITAIS
• É a mistura de orbitais pertencentes a um mesmo átomo, originando novos orbitaisiguais entre si, mas diferentes dos orbitaisoriginais.
• A diferença destes novos orbitais atômicos, denominados orbitais híbridos, acontecetanto na geometria(forma) como no conteúdoenergético.
• O número dos orbitais híbridos obtidos seráo mesmo dos orbitais existentes antes de serem misturados.
• Orbitais híbridos efetuam ligações sigma (σ).
HIBRIDIZAÇÃO sp3 DO CARBONO
PROMOÇÃO ELETRÔNICA HIBRIDIZAÇÃO
FORMAÇÃO DE 4 ORBITAIS HÍBRIDOS : 4 LIGAÇÕES SIGMA ( σ )
Os quatro orbitais ligantes do metano possuem a mesma energia e se separam formando ângulos
de 109028’. Orbitais são funções de onda, e como tal, podem
se combinar:
Assim, para a molécula do hidrogênio,
Com a seguinte distribuição de energia:
Alguns pontos a considerar a respeito deste
diagrama:
1 – 2 orbitais atômicos (AO) combinam para dar 2 orbitais moleculares (OM).
2 – Pela LCOA OA se somam para formar orbitais ligantes e OA se subtraem para formarem orbitais
antiligantes.
3 – Átomos iguais contribuem igualmente para formar o OM.
4 – O OM ligante possui menor energia que os OA.
5 – O OM antiligante possui maior energia que os OA.
6 – O OM pode conter, no máximo, dois elétrons com spins opostos.
7 – Os dois elétrons no OM formam a ligação química.
8 – Como os dois elétrons no OM possuem menor energia que no OA, energia é liberada
quando átomos se combinam.
Para a molécula do metano, combinando as funções de onda dos orbitais “2s” e “2p” são
formados oito novos orbitais, quatro ligantes e quatro antiligantes:
Chem547, Supramolecular Chemistry, Rice, 2006
sp3 hybridization and bond directionality
Shown together (large lobes only)
sp3
sp3
sp3
sp3
109.5o
Hybridizing s and three p orbitals form 4 identical sp3 orbitals
CGEOMETRIA:
TETRAÉDRICA
Hibridização e Geometria
Ligação σσσσ - Orbitais atômicos em um mesmo átomo podem se combinar para formar novos orbitais
atômicos. Estes novos orbitais serão denominados “orbitais híbridos”, que formarão os orbitais
moleculares σ.
Os orbitais atômicos híbridos podem superpor tanto em
fase como fora de fase, resultando em dois orbitais
moleculares que são cilindricamente simétricos em um
eixo internuclear.
Ou seja, esta é uma combinação de simetria σ.
METANO : CH4
4 C-H :σ sp3 – s
Orbital sp3: C
Orbital s : H
ETANO CH3 - CH3
σsp3 –sp3
σ sp3 - s
1C-C : σsp3 –sp3
6 C-H: σ sp3 - s
Considerando a molécula do eteno:
HIBRIDIZAÇÃO sp2 DO CARBONO
PROMOÇÃO ELETRÔNICAHIBRIDIZAÇÃO: mistura de 1s+2p originando 3 híbridos sp2 : 3 ligações σ
1 orbital p puro (não hibridizado): 1ligação π
p puro
Orbitais híbridos sp2 CARBONO sp2
p puro
sp2
sp2
sp2
GEOMETRIA: TRIGONAL
A combinação destes orbitas moleculares coplanares com átomos de hidrogênio (4) e a
combinação de dois orbitais “sp2” leva a formação do eteno:
ETENO CH2 =CH2
π ( p – p )
σsp2 –sp2
σsp2 -s
1 C – C : 1σ sp2– sp2
1 C – C : 1π ( toda π é p-p)
4 C – H : 4σ sp2 - s
O etino possui uma ligação tripla:
tendo uma geometria linear:
HIBRIDIZAÇÃO sp DO CARBONO2 p puros
PROMOÇÃO ELETRÔNICA HIBRIDIZAÇÃO: mistura de 1s+1p originando 2 híbridos sp: 2 ligações σ2 orbitais p puros (não
hibridizados): 2 ligações π
Logo o etino será formado:
ETINO CH ≡ CH
σ sp-spσ sp-s
1 C – C: 1 σ sp-sp
2 C – C: 2 π
2 C – H : 2 σ sp-s
Ligação π - A sobreposição paralela de dois orbitais p forma um orbital molecular que não apresenta simetria σ. A rotação ao redor deste eixo faz com que os orbitais p mudem de fase. Este novo orbital é dito ter simetria π e é chamado de orbital π. Existe um par de orbitais p paralelos que se
combinam para gerar dois orbitais moleculares π, um ligante e um antiligante.