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Teoria dos Orbitais Moleculares Estrutura da Matéria

Aula 10

Estrutura da Matéria -1º Semestre de 2010Teoria do Orbital Molecular

2Limitações da TLV

• Modelos de elétrons localizados entre os átomos – viola as regras da Mecânica Quântica

• Não explica convenientemente

- Propriedade ópticas (cores dos materiais e minerais) - Propriedades elétricas (condutor, semicondutor, isolante)

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3 Paramagnetismo do O2 Como explicar ?

É necessária a existência de elétrons desemparelhados para que haja interação com o campo magnético aplicado

A TLV indica que todos os elétrons nos orbitais da molécula de O2estão emparelhados

4Orbitais moleculares: base teórica

Orbitais moleculares:

– Cada um contém no máximo dois elétrons; – Têm energias definidas;

– Podem ser visualizados com diagramas de contorno;

– Estão associados à molécula como um todo.

Elaborada inicialmente por Robert Mulliken -1935

•Na TOM a combinação de 2 orbitais atômicos produz 2 orbitais moleculares espalhados por toda a molécula.

• Na TLVa combinação de dois orbitais atômicos produz apenas um novo orbital molecular localizado entre os átomos.

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Orbitais moleculares: base teórica

• Combinação linear de orbitais atômicos (LCAO) – Procedimento matemático (combinação de função de onda)

– Construção dos orbitais moleculares a partir dos orbitais atômicos de cada átomo.

– Combinação linear: Adição e subtração das funções de cada orbital atômico, onde cada termo tem sua contribuição ou seja, um coeficiente de participação

• apenas os orbitais atômicos (AO) da camada de valência são incluídos: conjunto base

– Importante: • OM estão espalhados por toda a molécula.

• Cada OM tem uma contribuição x de cada AO.

• x varia muito (moléculas átomos iguais e/ou diferentes)

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6Orbitais moleculares: base teórica

• Os orbitais atômicos estão isolados nos átomos. • Orbitais moleculares incluem dois ou mais átomos

• Obtidos através de LCAO (CLOA): Combinação Linear de Orbitais Atômicos (OA)

Ψ1= CAf1(A) + CBf2(B)Ψ2= CAf1(A) -CBf2(B)

Orbital molecular ligante

Orbital molecular antiligante

Para moléculas homonucleares

CA= CB Para heteronucleares

Quanto maior for o coeficiente, maior é a contribuição para o orbital molecular

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7Orbitais moleculares: base teórica

Y+ = orbital molecular ligante, resulta da sobreposição da função de onda de mesmo sinal – interferência construtiva

Y- = orbital molecular anti-ligante, resulta da sobreposição da função de onda de sinal oposto – interferência destrutiva

Y2é a probabilidade de encontrar o elétron na molécula

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•2 orbitais 1s se sobrepõem na mesma região do espaço •Possuem o mesmo sinal

•Funções de onda interferem construtivamente (linhas azuis) •Forma regiões com maiores amplitudes entre os dois núcleos (linha preta).

•2 orbitais 1s se sobrepõem na mesma região do espaço •Possuem sinais opostos

•Funções de onda interferem destrutivamente (linhas azuis) •Origina regiões de menor amplitude e um nó entre os dois núcleos (linha preta).

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