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Uso dos orbitais p do Fluor no leva a uma maior complexidade quando comparado ao BH

No documento Aula Estrutura Molecular e Ligação PARTE 5 (páginas 80-105)

continua em OGL (1) 

BF 3 Uso dos orbitais p do Fluor no leva a uma maior complexidade quando comparado ao BH

-orbital 2s tem simetria a1' -o orbital 2pz tem simetria a2"

-os orbitais 2px e 2py são degenerados com simetria e'

Acima estão as representações dos OGL para um fragmento D3h de F3 cuja geometria é análoga à do BF3.

Triângulo de F3 localiza-se no plano xy.

OGL(5), OGL(8) e OGL(9) contêm contribuições dos OA 2pz dirigidos perpendicularmente ao triângulo de F3.

Os tamanhos relativos dos lóbulos de cada representam as contribuições relativas dos OA de cada F aos respectivos OGL. C. Housecroft e A. G. Sharpe, Quimica Inorgâanica, 4ª Ed.

OGL envolvendo os orbitais 2s do F no BF3 e que têm simetrias a1 e e' podem ser derivados da mesma maneira que para o fragmento H3 no BH3.

Eles são mostrados como OGL(1)-OGL(3)

C. Housecroft e A. G. Sharpe, Quimica Inorgâanica, 4ª Ed.

Os orbitais p nos átomos de F podem ser divididos em dois tipos: os que se localizam no plano da molécula (2px e 2py) e os perpendiculares ao plano (2pz).

Os OGL podem ser formados de combinações de orbitais 2pz e de combinações dos orbitais 2p no plano.

Em primeiro lugar, vamos considerar os orbitais 2pz.

C. Housecroft e A. G. Sharpe, Quimica Inorgâanica, 4ª Ed.

O procedimento para derivar as funções de onda que descrevem os OGL permitidos dentro do grupo de pontos D3h é o mesmo que utilizamos antes, mas há uma

importante diferença:

Quando consideramos como um orbital 2pz é alterado por uma operação de

simetria, temos que procurar não apenas pelo orbital sendo transformado para outra posição, mas também por uma mudança da fase.

C. Housecroft e A. G. Sharpe, Quimica Inorgâanica, 4ª Ed.

Se um orbital pz, é

perpendicular a um plano h, a reflexão

através do plano mudará sua fase, mas sua

posição permanecerá a mesma.

h

p

z

C. Housecroft e A. G. Sharpe, Quimica Inorgâanica, 4ª Ed.

BF

3

Isto é exemplificado quando calculamos

quantos orbitais 2pz do F ficam inalterados por cada operação de

simetria no grupo de pontos D3h.

C. Housecroft e A. G. Sharpe, Quimica Inorgâanica, 4ª Ed.

BF

3

h

A linha de caracteres vista a seguir resume o resultado.

Um sinal negativo significa que o orbital está na mesma posição, mas sua fase mudou.

h

p

z

C3

3 = 3 orbitais ficam inalterados pela operação 1 = 1 orbital ficou inalterado pela operação

1 = 1 orbital ficou inalterado pela operação, mas mudou o sinal

0 = nenhum orbital é inalterado pela operação (todos se alteram)

C. Housecroft e A. G. Sharpe, Quimica Inorgâanica, 4ª Ed.

3 - 3 orbitais ficam inalterados pela operação 1 - 1 orbital ficou inalterado pela operação

-1 - 1 orbital ficou inalterado pela operação, mas mudou o sinal 0 - nenhum orbital é inalterado pela operação (todos se alteram)

 0 - uma entrada diferente de zero somente se o orbital(is) não muda(m) de posição. 0 - qualquer orbital que mude de posição durante a operação de simetria

1 - qualquer orbital que permaneça na posição original (como um orbital p que mantém sua

G. Miesler, P. Fischer, D. Tarr, Química Inorgânica, 5ª Ed.

C. Housecroft e A. G. Sharpe, Quimica Inorgâanica, 4ª Ed.

posição e direção (sinais de seus lóbulos)

-1 - qualquer orbital que permaneça na posição original com os sinais de seus lóbulos invertidos

Esta linha de caracteres também é produzida pela soma das linhas de caracteres para as representações A2" e E" na tabela de caracteres de D3h

Portanto, os OGL são de simetrias a2" e e".

Considerando os efeitos de cada operação em um dos orbitais 2pxz, do F no fragmento

F3, podemos (como anteriormente) chegar a uma equação da função de onda não normalizada de cada OGL.

Considere que os três orbitais 2pz do F sejam 1 23 e geramos a seguinte linha de caracteres

Considere que os três orbitais 2p, do F sejam

1

2

3 e geramos a seguinte linha de caracteres incluindo um sinal negativo sempre que a operação produz uma mudança de fase orbital

p

z C3

2

3

1

h

2

3

1

BF

3

A multiplicação de cada caractere dessa linha pelo caractere correspondente na linha para a representação A2" na tabela de caracteres de D3h dá a forma não normalizada da função de onda para o OGL a2"

A simplificação e a normalização fornecem a equação: Assim, o OGL a2" pode ser descrito como uma

combinação em fase de orbitais 2pz, e é

mostrado na forma do OGL(5).

De modo semelhante, podem ser deduzidas as equações para os orbitais e

OGL(8)

BF

3

Pode ser utilizado o mesmo procedimento para derivar o fato de os orbitais 2p do F no plano se combinarem dando OGL(4) e OGL(10) com simetrias a1 e a2 respectivamente...

...e dois conjuntos de OGL e, indicados como OGL(6), OGL(7) e OGL(11) e OGL (12).

D3h

Agora estamos em posição de construir um diagrama OM

qualitativo para descrever a ligação no BF3.

As simetrias dos orbitais do B

pertencentes ao grupo D3h são dadas do lado esquerdo da figura e as dos OGL foram7 são mostradas

anteriormente.

O problema é considerado em três etapas:

• procure interações de orbitais que deem origem a OM 

• procure interações de orbitais que deem origem a orbitais 

• procure qualquer orbital que tenha uma simetria que impede interações de orbitais entre fragmentos.

A ligação no BF3 surge das

interações que envolvem os orbitais a1' e e' do fragmento.

Existem dois OGL do fragmento F3 com simetria a1 e três conjuntos de orbitais e'.

A extensão da mistura entre orbitais do fragmento de mesma simetria depende das suas energias relativas, e é impossível prever com qualquer grau de confiabilidade.

D3h

BH

3

BF

3

BH

3

BF

3

Podemos supor uma imagem da ligação  que imita a do BH3.

O OM do BH3 (direita) envolve o OGL(1) na formação dos OM a1' e a1'* simbolizados na figura da direita (BF3), mas deixa o OGL(4) como um orbital não ligante.

Esse modelo pode ser refinado permitindo-se de que parte do caráter do OGL(4) seja misturado

nos OM a1' e a1'* com caráter ligante ou antiligante B- F.

BH

3

BF

3

De modo semelhante, poderíamos permitir que

contribuições vindas dos OM e' do fragmento

contendo caráter 2px e 2py do F se misturassem nos

OM e' e e'* com caráter ligante ou antiligante B- F. No mais simples dos quadros de ligação, esses OM contêm caráter 2s do F, e os OGL (6), (7), (11) e (12) tornam-se OM não ligantes no BF3.

BH

3

BF

3

Avaliar a extensão da mistura de orbitais é difícil, se não impossível, em um nível qualitativo. A melhor tentativa é através de programas computacionais (muitos dos quais se encontram disponíveis para uso em PC) que rodam em uma variedade de níveis de sofisticação).

BH

3

BF

3

A simetria a2" do orbital 2pz do B combina-se com a do

OGL(5) e uma interação entre orbitais em fase dá origem a um OM que tem caráter ligante  delocalizado sobre todas as três interações B-F.

BH

3

BF

3

Os únicos orbitais no fragmento F3 para os quais não há nenhuma combinação de simetria no

átomo de B são aqueles com simetrias e" e a2' (ou seja, OGL 8, 9 e 10).

Esses orbitais aparecem no BF3 na forma de OM não ligantes.

OM a1 OM a2

OM e

D3h

Segue acima a imagem global de ligação para o BF3

Há quatro OM ligantes, quatro OM antiligantes e oito OM não ligantes.

O átomo de B fornece três elétrons e cada átomo de F fornece sete elétrons, dando um total de 12 pares de elétrons ocupando os 12 OM ligantes e não ligantes apresentados.

OM a1 OM a2

OM e

D3h

Trata-se de uma imagem simples da ligação que não permite mistura de orbitais.

No entanto, ela oferece uma descrição que inclui o caráter  parcial em cada ligação

B-F, sendo, portanto, consistente com o tratamento LV

OA 2p ocupado no F

OA 2p vazio no B

D3h

Trata-se de uma imagem simples da ligação que não permite mistura de orbitais.

No entanto, ela oferece uma descrição que inclui o caráter  parcial em cada ligação

B-F, sendo, portanto, consistente com o tratamento LV

OA 2p ocupado no F

OA 2p vazio no B

No documento Aula Estrutura Molecular e Ligação PARTE 5 (páginas 80-105)

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