13- Ligação química (teoria de Lewis) e geometria molecular

Ligação química (teoria de Lewis) e geometria molecular

Ligação química (teoria de Lewis)

Teoria de Lewis: grande simplicidade; muito útil para descrever a estrutura e forma das moléculas.

As ligações entre os átomos são estabelecidas pelos eletrões de valência. Os eletrões mais internos são fortemente atraídos pelos núcleos, não se envolvendo na ligação.

Na notação de Lewis os eletrões de valência são representados por pontos e cruzes.

Então, na ligação covalente, os átomos adquirem estabilidade por partilha de eletrões.

A energia de um sistema de dois átomos ligados é inferior à energia desses átomos separados. Chama-se energia de ligação à energia libertada na formação da ligação.

Segundo a regra do octeto, os átomos ligados adquirem a configuração eletrónica do gás nobre mais próximo: oito eletrões no último nível (exceto o hidrogénio, que tem apenas dois).

Ligação química (teoria de Lewis)

As ligações covalentes podem ser:

- simples – quando é compartilhado um par de eletrões;

- duplas – quando são compartilhados dois pares de eletrões;

- triplas – quando são compartilhados três pares de eletrões.

Ligação química (teoria de Lewis)

Numa ligação covalente, os pares de eletrões compartilhados constituem os pares ligantes

Os pares de eletrões não compartilhados chamam-se pares isolados, ou não ligantes

O número de pares ligantes constitui a ordem de ligação (OL)

Ligação química (teoria de Lewis)

Fórmulas de estrutura de Lewis para moléculas e iões poliatómicos

1. Contar os eletrões de valência dos átomos. Se a espécie for um ião, adicionar um eletrão por cada carga negativa ou subtrair um eletrão por cada carga positiva.

2. Colocar um par de eletrões em cada ligação.

3. Completar o octeto dos átomos que rodeiam o átomo central (no caso do hidrogénio será apenas um dupleto).

4. Colocar os pares de electrões que restam no átomo central.

5. Se o átomo central tiver menos de oito eletrões, formar ligações múltiplas de modo que cada átomo fique com quatro pares de eletrões.

Ligação química (teoria de Lewis)

Híbridos de ressonância

- Em certos casos, os eletrões da ligação não estão localizados exclusivamente entre dois átomos.

- Por exemplo: a fórmula de estrutura para a molécula de ozono, O3, seria:

- Mas o comprimento da ligação oxigénio-oxigénio é igual (128 pm) para as duas ligações, ou seja, nenhuma das fórmulas de estrutura apresentadas é correta.

Ligação química (teoria de Lewis)

Híbridos de ressonância

- A molécula é representada por todas as formas possíveis que obedecem à regra do octeto. Cada representação é denominada fórmula de ressonância da molécula ou fórmula canónica.

- A fórmula de estrutura do ozono pode, então, ser representada por duas fórmulas de ressonância, unidas pelo sinal ↔. Diz-se que é um híbrido de ressonância.

- A ligação oxigénio-oxigénio tem caráter intermédio entre simples e dupla.

Ligação química (teoria de Lewis)

Híbridos de ressonância

Ligação química (teoria de Lewis)

Híbridos de ressonância

Ligação química (teoria de Lewis)

Híbridos de ressonância

Ligação química (teoria de Lewis)

Exceções à regra do octeto

- Moléculas com deficiência de eletrões

BeH2

BH3

BF3

Ligação química (teoria de Lewis)

Exceções à regra do octeto

- Moléculas com excesso de eletrões

PF5

SF6

XeF4

Ligação química (teoria de Lewis)

Ligações intermoleculares

Ligação química – teoria de Lewis

Exceções à regra do octeto

- Moléculas com número ímpar de eletrões

Qualquer espécie que tenha um número ímpar de eletrões de valência não pode obedecer à regra do octeto. É o caso de NO

Variação da energia na formação de uma ligação covalente

- O estudo energético da formação da molécula de hidrogénio mostra que esta é mais estável do que os átomos separados.

Ligação química (teoria de Lewis)

• O modelo da repulsão dos pares eletrónicos de valência (RPEV) procura

explicar o arranjo geométrico dos átomos em torno de um átomo central,

em função da minimização das repulsões entre esses pares eletrónicos.

• A geometria de uma molécula é aquela que minimiza as repulsões

eletrostáticas entre os pares eletrónicos de valência, o que corresponde

ao afastamento máximo dos pares eletrónicos uns dos outros.

Geometria molecular

Geometria molecular

Geometria molecular

Número de pares de eletrões

Forma Geometria Molecular

Exemplo

2Linear BeCl2, HgCl2

3Triangular

planarBCl3

4Tetraédrica CH4, NH4

+

5Bipiramidal

trigonalPCl5

6Octaédrica SF6

Geometria molecular Moléculas apenas com pares ligantes

Moléculas com 4 pares de eletrões em torno do átomo central

Geometria molecular

Moléculas com 5 pares de eletrões em torno do átomo central

Número de pares em ligações

Número de pares não ligantes

Estrutura Geometria

5 0 Bipiramidal trigonal (Ex:

PCl5)

4 1 Tetraedro irregular ou

distorcido (Ex: SF4, XeO2F2;IF4

+)

3 2 Em forma de T (Ex: ClF3)

2 3 Linear (Ex: I3-,

XeF2)

Geometria molecular

Moléculas com 6 pares de eletrões em torno do átomo central

Número de pares ligantes

Números de pares não ligantes

Estrutura Geometria

6 0 Octaédrica (todos os

ângulos com 90º)

5 1 Piramidal quadrangular

(Ex: BrF5, XeOF4)

4 2 Quadrangular plana (XeF4,

ICl4-)

Geometria molecular