exercicio de quimica

exercicio de quimica

Universidade Federal da Bahia

Departamento de Química Geral e Inorgânica

Disciplina: Química Geral- Qui 029-Exercício-2010.2

Professora: Cláudia Rocha Martins

Aluno: Rone Oliveira Couto Turma: 13 as 15

O MODELO DA HIBRIDIZAÇÃO DOS ORBITAIS ATÔMICOS

  1. Como explicar a formação de quatro ligações com o CH4?

Metano (CH4).

Já que as energias dos orbitais 2s e 2p do carbono são bem próximas, Pauling propôs a hibridação (mistura) desses orbitais atômicos “puros” (não-híbridos) para gerar novos orbitais – orbitais híbridos.

Como um orbital é uma função de onda monoeletrônica, ou seja, é apenas uma função matemática com valores positivos e negativos, os orbitais híbridos (que seriam funções matemáticas “híbridas”) podem ser construídos pela combinação linear entre os orbitais atômicos não-híbridos. Assim, se dois orbitais atômicos não-híbridos são misturados, necessariamente têm de ser gerados dois orbitais híbridos.

Para explicar a formação de quatro ligações σ pelo carbono à luz da TLV, você precisa pensar num jeito de hibridizar seus orbitais de valência, de maneira a gerar como resultado quatro orbitais híbridos monoocupados.

A mistura entre o orbital 2s e os três orbitais 2p produz quatro orbitais híbridos sp3. Os orbitais sp3 têm 25% de caráter s e 75% de caráter p.

Os orbitais híbridos têm composição fixa (sp3, sp2 etc.) imposta a priori, independentemente do átomo e de seu ambiente químico na molécula.

A distribuição dos quatro elétrons de valência do carbono nos quatro orbitais híbridos sp3 leva à ocupação desses orbitais com um único elétron. Dessa maneira, no metano, cada orbital sp3 do carbono pode se superpor com um orbital 1s do hidrogênio, levando à formação das quatro ligações σ C-H.

A natureza da ligação química na molécula de CH4,pode ser resumida da seguinte maneira:

A mesma hibridação (sp3) é proposta para o carbono em todas as moléculas nas quais ele efetua quatro ligações σ. Por exemplo: C2H6, metanol, etanol etc.

  1. Mas como explicar a formação das quatros ligações através da superposição dos orbitais da camada de Valencia?

Apesar das teorias de Lewis e Kössel permitirem determinar como as ligações químicas ocorrem, ela não explicava porque o carbono com uma distribuição eletrônica 1s2, 2s2, 2p2 poderia fazer quatro ligações químicas, sendo que o átomo de carbono somente teria dois elétrons desemparelhados (conseqüentemente duas ligações).

Para explicar as quatro ligações do carbono, foi necessária uma outra teoria, denominada teoria do orbital molecular, que propunha que as ligações químicas seriam realizadas pela união dos orbitais de cada átomo e estes poderiam se modificar (unindo orbitais) formando orbitais chamados híbridos.

O composto orgânico mais simples é o gás metano CH4. Para satisfazer a Valência de todos os cinco átomos, os hidrogênios devem ligar-se ao carbono por meio de ligações simples, denominadas Ligações sigma ().

No estado fundamental, a configuração eletrônica do átomo de carbono é 1s2 2s2 2p2. Com essa distribuição eletrônica, o carbono não é capaz de se ligar a quatro átomos de hidrogênio, mas apenas a dois.

Se, no entanto, um elétron do orbital 2s for transferido para o orbital 2pz vazio, o carbono passará a ter quatro elétrons desemparelhados (estado excitado), sendo, portanto, capaz de fazer quatro ligações. Desse modo, explica-se a tetra valência do átomo de carbono.

Porém, se os átomos de hidrogênio se ligassem aos orbitais 2s, 2px, 2py e 2pz, os ângulos entre as ligações H-C-H não seriam de 109,47º, (tetraedro), pois o ângulo entre os orbitais p é de 90º. Também não seriam iguais todos os comprimento das ligações C-H, pois o orbital 2s possui raio diferente dos orbitais 2p. O que acontece, na verdade, é uma hidridação dos orbitais s e p, dando origem a quatro novos orbitais denominados híbridos sp3. Esses orbitais são todos iguais, e o ângulo entre eles é de 109,47º.

Como na molécula de metano, todo carbono que se encontrar ligado a quatro outros átomos ou grupo de átomos apenas por meio de ligações , terá hibridação sp3, ou seja, geometria tetraédrica.

  1. Tomando como base as explicações apresentadas para a formação do CH4 e do SF4, tente explicar, pelo modelo da hibridização, a formação das espécie BeH2, BF3 e SF6.

Seguindo o esquema:

  1. Faça a configuração eletrônica do átomos central

  2. Analise quanto elétrons deverão ser promovidos dentro de orbitais da camada de Valencia para que seja possível o número de ligação indicada pelas formulas.

  3. Indique o número de e o tipo de orbitais híbridos formados.

  4. Faça as estrutura de Lewis para estas moléculas BeH2, BF3 e SF6 e usando a tabela de previsão de geometria segundo o método de VSEPR, indique a geometria destas.

  5. Pesquise na literatura as geometrias associadas as hibridização associadas a estas moléculas. E verifique se as mesmas correspondem às geometrias prevista pelo método VSEPR

Molécula de BF3

5B è 1s2 2s2 2p1 à 3 elétrons de valência

9F è 1s2 2s2 2p5 à 7 elétrons de valência

Neste caso foram necessárias três posições em torno do átomo central para alocar as três ligações do boro com cada um dos átomos de flúor. A geometria que garante o maior afastamento possível entre estes três pares compartilhados é a trigonal plana, com ângulos de 120o entre eles. Neste caso o Boro não atinge a configuração de um gás nobre com 8 elétrons na sua camada de valência, desta forma, esta molécula é bastante reativa, pois visa estabelecer algum tipo de ligação que possa lhe conferir uma situação energética mais favorável.

à Para alocar três posições em torno do átomo central a melhor geometria é a TRIGONAL PLANA.

SF6

16S è 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 à 6 elétrons de valência

9F è 1s2 2s2 2p5 à 7 elétrons de valência

Nesta molécula observa-se que o enxofre (S) também apresenta valência expandida (12 elétrons), o que é perfeitamente aceitável, visto que este elemento encontra-se no 3o período e portanto dispõe de orbitais do tipo d que se encontram vazios para acomodar os elétrons das ligações.

Um ponto importante a se salientar é o nome dado a essa geometria (octaédrico). Este termo não se refere aos vértices da figura (pontas) mas às faces que essa figura apresenta. Se olharmos cuidadosamente, poderemos contar 8 faces (lados) para a figura geométrica apresentada como um “balão junino”, assim o termo octaédrico faz referência aos lados da figura não aos seus vértices, porém o interesse que os químicos têm nesta geometria restringe-se aos 6 vértices dessa figura.

A molécula BeH2

  1. O enxofre é capaz de formar SF4, não se verificando o mesmo para o oxigênio, ou seja, para o oxigênio não é possível ocorrer a hibridização do tipo sp 3 d.”Sugira uma explicação para tal fato.

A geometria da molécula SF4.

 16S è  1s2 2s2 2p6 3s2 3p4  à  6 elétrons de valência

 9F è   1s2 2s2 2p5   à  7 elétrons de valência

Neste caso há cinco posições a serem distribuídos em torno do enxofre (quatro átomos de flúor e um par de elétrons isolado). Neste caso o arranjo ideal será derivada da geometria regular de cinco vértices, portanto, a bipirâmide trigonal. Mas como mencionado o par isolado pode ocupar tanto uma  posição axial quanto equatorial!

Universidade Federal da Bahia

Departamento de Química Geral e Inorgânica

Disciplina: Química Geral- Qui 029-Exercício-2010.2

Professora: Cláudia Rochas Martins

Aluno: Joseane Ferreira dos Santos Turma: 15 as 17

O MODELO DA HIBRIDIZAÇÃO DOS ORBITAIS ATÔMICOS

  1. Como explicar a formação de quatro ligações com o CH4?

  1. Mas como explicar s formação das quatros ligações através da superposição dos orbitais da camada de Valencia?

  1. Tomando como base as explicações apresentadas para a formação do CH4 e do SF4, tente explicar, pelo modelo da hibridização, a formação das espécie BeH2, BF3 e SF6.

Seguindo o esquema:

  1. Faça a configuração eletrônica do atamos central

  2. Analise quanto elétrons deverão ser promovidos dentro de orbitais da camada de Valencia para que seja possível o número de ligação indicada pelas formulas.

  3. Indique o número de e o tipo de orbitais híbridos formados.

  4. Faça as estrutura de Lewis para estas moléculas BeH2, BF3 e SF6 e usando a tabela de previsão de geometria segundo o método de VSEPR, indique a geometria destas.

  5. Pesquise na literatura as geometrias associadas as hibridização associadas a estas moléculas. E verifique se as mesmas correspondem às geometrias prevista pelo método VSEPR

Comentários