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LIGAÇÃO COVALENTE: TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA (TLV)

LIGAÇÃO QUÍMICA

Principais Tipos de Ligação Química

Iônica Covalente Metálica

E. Eletropositivo + E. Eletronegativo Iônica

E. Eletronegativo + E. Eletronegativo Covalente

E. Eletropositivo + E. Eletropositivo Metálica

Ligação Covalente

SOBREPOSIÇÃO ORBITAIS ATÔMICOS

HB

+ HA

HB

HA

Ligação Covalente

Atração recíproca dos dois núcleos pelos elétrons

TEORIA DA LIGAÇÃO DE VALÊNCIA (TLV)

Linus Pauling

Prêmio Nobel:

Química e da Paz

The Nature of the Chemical Bond

TLV

Sobreposição de Orbitais Atômicos Semi-Preenchidos

Elétrons de Valência Localizados Entre os Núcleos

Exemplos H2 HF F2

Ligação Sigma

Formação de Ligações Sigma

Ligação π

Exemplo para N2

Moléculas Multicêntricas

Como explicar: BF3, CH4, H2O, NH3, etc

?????????????????????????????????????

Linus Pauling: Hibridização

Mistura dos orbitais atômicos do átomo central (funções de onda)

Linus Pauling: Hibridização

Mistura dos orbitais atômicos do átomo central (funções de onda)

Novo conjunto de orbitais (híbridos)

Nova orientação/Nova Energia

Maior região de sobreposição orbital

Hibridização sp

Molécula BeH2

BeH H

180º

Be: 1s2 2s2

2s + 2p

sp

spBe:

Orbitais: pex; 2py e 2pz inalterados

1s2 2s2 2p

Rearranjo eletrônico

Combinação de 1 orbital s com 1 orbital p

2 Orbitais híbridos sp

Hibridização sp

Formação de dois orbitais SEMI-PREENCHIDOS sp

BeH2Linear

F

F F

Boron configuration

↑↑↑↑↑↑↑↑↓↓↓↓↑↑↑↑↓↓↓↓

2p2s1s•• ••

••••

••

•• ••

••••

B

Triangular Planar ângulo: 120º

Hibridização sp2

2s + 2px + 2py

sp2B:

Orbital: pex; 2pz inalterado

sp2

sp2

1s2 2s2 2p

Rearranjo eletrônico

Combinação de 1 orbital s com 2 orbitais p

3 Orbitais híbridos sp2

Hibridização sp2

Formação de três orbitais SEMI-PREENCHIDOS sp2

Hibridização sp3

109o109o

1s2 2s2 2p

Configuração do C

2s + 2px + 2py + 2pz

sp3C:

sp3

sp3

Hibridização sp3

sp3

1s2 2s2 2p

Rearranjo eletrônico

Combinação de 1 orbital s com 3

orbitais p

3 Orbitais híbridos sp3

Hibridização sp3

Formação de quatro orbitais SEMI-PREENCHIDOS sp3

109o109o

Hibridização sp3

NH3

Posição dos Átomos: Geometria Piramidal

H

H

H

lone pair of electronsin tetrahedral position

N

Par de elétrons livres na posição tetraédrica

1s2 2s2 2p

Rearranjo eletrônico

Configuração do N

Gera orbital híbrido com par de elétrons

Formação de moléculas com dois ou mais centros “hibridizados”

Exemplos:

� C2H6

� C2H4

� C2H2

Implicações estruturais

Hibridização e Formação de Ligações

Múltiplas (ππππ)C2H4

C

H

H

H

H

sp2

120Þ C

Cada átomo de carbono hibridização sp2

1s2 2s2 2p

Rearranjo eletrônico

Orbital inalterado para formação da

ligação Pi

3 orbitais híbridos sp2, disponíveis para formar

ligações sigma

=C

=H

C1-H C2-HC1-C2

C1-H C2-HC1-C2

Ligações Múltiplas: Ausência de livre rotação

Restrição Energética da Rotação

hνννν

Rodopsina

(Cis-retinal)

Meta-Rodopsina

(Trans-retinal)

Mecanismo da Visão

NH

Proteína

N

H

Proteína

Sistema Enzimático

Z

NNhν

hν

/∆

E

N N

ISOMER DISTANCE (ΑΑΑΑ) DIPOLE MOMENT (D)

E 9,0 ZERO

Z 5,5 3,0

o

Large Structural Rearrangement

hνννν1

hνννν2

hνννν1

hνννν2

hνννν

Photoactive Dendrimers as Hosts

Eosin Y

-O O

CO2-

O

Br

BrBr

Br

H

HH

H

=

J. Am. Chem. Soc. 120, 12187 (1998) A. Archut, F. Vögtle, L. De Cola, G.C. Azzellini and V. Balzani

O

N

N

N

N

NO2

O2N

O

N

N

N

N

N

N

N

N

Si

O

N

N

N

NO2

O

N

N

N

N

N

N

N

N

Si

λ = 410 nm

∆ (slow conversion) or

λ = 675 nm (fast conversion)

1-Z1-E

N

NO2

Photoswitch Systems

O

N

N

N

N

NO2

O2N

O

N

N

N

N

N

N

N

N

Si

O

N

N

N

NO2

O

N

N

N

N

N

N

N

N

Si

N

O2N

D or l = 675 nm

l = 410 nmλλλλ= 410 nm

λλλλ= 675 nm

680 690 700 710 720

1x107

2x107

3x107

4x107

5x107

6x107

λ (nm)

Flu

ore

sce

nce

In

ten

sity (

a.u

.)

1

2

Sistemas de Informação Química

Richard Feynman: Prêmio Nobel em Física 1965

Eletrodinâmica Quântica

“Acho que posso afirmar com segurança que ninguém entende a mecânica quântica”

Lógica Binária: bits

Lógica Binária Molecular

0 1

Estado A Estado B

� Escrever (0,1)

� Ler (0,1)

Absorção Luz

Emissão Luz

C2H2:Cada átomo de carbono hibridização sp

1s2 2s2 2p

Rearranjo eletrônico

Orbitais inalterados para formação da

ligação Pi

2 orbitais híbridos sp, disponíveis para formar

ligações sigma

Formação de Ligações σσσσ e ππππ no C2H2

Hibridizações Utilizando Orbitais d

Freqüente nos elementos do terceiro período

Ex: PCl5/SF4

Ex: SF6/ClF5