Aula 2 - Ligação e Estrutura Molecular

LIG

LIG

ÇÃO

ÇÃO

E

E

ESTRUTUR

ESTRUTUR

MOLECUL R

Estruturas de Lewis

Estruturas de Lewis

Gilbert Newton Lewis

Gilbert Newton Lewis

 (1875-1946) Professor no MIT e Univ. da Califórnia em Berkeley.

 (1875-1946) Professor no MIT e Univ. da Califórnia em Berkeley.

Walther alther KosselKossel

 (1.888-1956) Prof. da Universidade de

 (1.888-1956) Prof. da Universidade de Munique.

Munique.

T

Tendência dos átomos de

endência dos átomos de adquirir a configuração do gás

adquirir a configuração do gás nobre mais próximo

nobre mais próximo

M M MM++ ₊₊ ee-- _HH++ = PI = PI Li Li ee --L Lii++

2 elétrons ( igual ao do hélio) 2 elétrons ( igual ao do hélio)  Na  Na ee -- Na  Na++ elementos

elementos eletropositivos eletropositivos (PI (PI = = potencial potencial de de ionização)ionização)

3 e 3 e

--X ₊ e- _X- _{  H} o

= AE Elementos eletronegativos (Afinidade eletrônica AE)

+ F e- F -9 e- _{10 e}-_{(igual ao neônio)} Cl ₊ e- Cl -17 e- _{18 e}- _{(igual do argônio)} Li Li+ ₊ e- _{PI = 123,6 kcal/mol ou 517,1 kJ/mol}  Na  Na+ ₊ e- PI = 118,0 kcal/mol ou 493,7 kJ/mol

F _{+ e}- F AE = 78,3 kcal/mol ou 327,6 kJ/mol

Cl _{+ e}- Cl

 _ 

B 3e- + B3+ PI = 870,4 kcal/mol ou 3642 kJ/mol

Regras gerais para obter estruturas:

1.  São mostrados todos os elétrons de valência

: O número total de elétrons é igual à

soma dos números que contribuem cada átomo, modificado pela adição ou subtração do

número de cargas iônicas.

Éspécie Contribuições atômicas  _ _{Carga do} cátion + _Carga do ânion = _{Total de} elétrons de valência CH4 4(C) + 4 x 1(H) = 8 - 0 + 0 = 8  NH3 5(N) + 3 x 1(H) = 8 - 0 + 0 = 8 H2O 6(O) + 2 x 1(H) = 8 - 0 + 0 = 8 H3O+ 6(O) + 3 x 1(H) = 9 - 1 + 0 = 8 HO- 6(O) + 1(H) = 7 - 0 + 1 = 8 BF3 3(B) + 3 x 7(F) = 24 - 0 + 0 = 24  NO2- 5(N) + 2 x 6(O) = 17 - 0 + 1 = 18 CO32- 4(C) + 3 x 6(O) = 22 - 0 + 2 = 24

2. Cada elemento deve, na sua maior extensão, ter um octeto completo

.

corretas estruturas incorretas

3. Cargas formais são atribuídas dividindo cada par de elétrons de ligação igualmente entre os átomos da ligação. íon sulfato íon metóxido H H H íon amônio S 6 - 4 ligações = +2 O 6 - 1 - 6 = -1 O  _   _   _   _  2+ O O O S O _{6 -1 ligação - 6 pares = -1}  _  O C N _{5 - 4 ligações = +1} H + H H  N

Octeto incompleto

espécie instável:

Ligações duplas e triplas:

C

_C

H

H

H

H

H

C

C

H

C

N

 _ 

1- Escreva a fórmula eletrônica de Lewis da

água (H

O) e da água oxigenada (H

O

):

2- Considere dois elementos, A e B, com números atômicos 6 e 8. Qual será a fórmula eletrônica de Lewis e o tipo de ligação para o composto, sabendo que na molécula existem 1 átomo de A e dois átomos de B?

3- Escreva as fórmulas de Lewis dos seguintes compostos: a) H₂CO₃ b)NaNO₃

Observe a estrutura eletrônica de Lewis sugerida para o N2O:

Nessa estrutura, as cargas formais dos

á

a) zero, zero e zero. b) -1, -1 e +2.

c) -1, +1 e zero. d) +1, -1 e zero. e) +3, +3 e -6.

Exceções à Regra do Octeto

óxido de nitrogênio

O

 N

P

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl

S

F

F

F

F

F

F

SF

PCl

B

F

F

F

BF

 boro tem apenas 6 elétrons

BeH

Regra do octeto funciona para o segundo período da tabela periódica

Exceções

 _–

Expansão da Camada de valência

O modelo de Lewis não se aplica a todos os átomos

entretanto, usando cargas parciais o octeto funciona

Estruturas de Kekulé

Uso de uma ligação "covalente coordenada":

H O N O O H O N O O ou N H H H H C O -H H H S O -O -O -O _C H H H C H H H C C H H H H C C H H C N Par de elétron

Reescreva as seguintes estruturas de Kekulé como estruturas de Lewis,

incluindo todos os elétrons de valência.

íon hidróxido, H O- água, H O H

amônia, H N H

H íon hipoclorito, Cl O

-óxido nítrico, NO íon hidrônio, H₃O+

 peróxido de hidrogênio, H O O H dióxido de carbono, O C O

(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) fluoreto de cianogeno, F C N (i)

Resumo das Cargas Formais

carga formal = -1  boro com 4 ligações

B

carga formal = +1 carbono com três ligações

C

carga formal = 0 carbono com três ligações

C

carga formal = -1 carbono com quatro ligações

C

carga formal = +1 nitrogênio com quatro ligações

 N

carga formal = 0 nitrogênio com três ligações

 N

carga formal = -1 nitrogênio com duas ligações

 N

carga formal = +1 oxigênio com três ligações

O

carga formal = 0 oxigênio com duas ligações

O

carga formal = -1 oxigênio com uma ligação

Comprimento da ligação

Composto Distância ligação O-H, A

HO-H, água 0,96

HOO-H, peróxido de hidrogênio 0,97 H2 NO-H, hidroxilamina 0,97

CH3-OH, álcool metílico 0,96

O

H 104,5 H

o

Estruturas de Lewis são úteis na interpretação de distâncias de ligação:

H₃ N+ OH O  N O O  N O

1,45 Ao _{1,15 A}o

íon nitrônio íon hidroxilamônio

Preveja em cada par de ligações qual tem menor 

comprimento.

a) P-O ou S-O

 b) C=C ou C-C

CO no H C O O H  NO no O N O H CO no CH₃ O H (a) _(b) (c) _{ou H2C O}

 Na comparação das ligações a seguir, determine qual

ligação é a mais curta:

Cl  N O O Cl N O O cloreto de nitrila O O  N Cl Cl N O O ou

Estruturas de Ressonância

Cl N O O Cl N O O Cl N O O O O  N Cl Cl N O O 1/2  _  1/2  _  híbrido de ressonância estruturas de ressonância estruturas de ressonância Composição ou média de duas estruturas

Estruturas de Ressonância

Íon formiato: ordem de ligação 1 1/2

Escreva duas estruturas de ressonância do O

mostrando todos os elétrons de valência.

Íon Carbonato: ordem de ligação 1 1/3