TEVMoléculas poliatómicas: CH4
HC
H
H H
109.47º
=
H
C
H
H
H
C
H
H
H
H
Cθ
θ
θ
θ
θ = 109º 28´
Molécula tetraédrica(4 ligações equivalentes!) OA’s não dão!
(ângulos de 90º)
TEVHibridação
Combinações lineares de OA’s(mesmo n, R(r) semelhante)
simplificadaou, na representação
s+p
s-p
s p
sp
sp
sp sp sp sp
p.e.: uma orbital s e uma orbital p
( )pssp Ψ+Ψ=Ψ′2
1 ( )pssp Ψ−Ψ=Ψ′2
1
2 orbitais spparte-se de N OA’s → chegam-se
a N orbitais híbridass ± p
redistribuição danúvem electrónica
TEVHibridaçãoSe forem duas orbitais p:
+
- +
+−
p ± p
direcção espacial danúvem electrónica
É como somar vectores…
Hibridaçõessp
Geometria linear
( )xps Ψ±Ψ
21
2 orbitais!
Hibridaçõessp2
Geometria triangular plana
y
x
( )xps Ψ+Ψ 2
31
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛Ψ±Ψ−Ψ
yx pps 23
21
31
…não tem pz…
3 orbitais!
Hibridaçõessp3
Geometria tetraédrica
x
y
z( )zyx ppps Ψ+Ψ+Ψ+Ψ
21
( )zyx ppps Ψ−Ψ−Ψ+Ψ
21
( )zyx ppps Ψ−Ψ+Ψ−Ψ
21
( )zyx ppps Ψ+Ψ−Ψ−Ψ
21
4 orbitais!
Hibridaçõesdsp2
Geometria quadrangular plana
y
x
⎟⎠⎞⎜
⎝⎛ Ψ+Ψ+Ψ
− xyxpds 2
21
22
⎟⎠⎞⎜
⎝⎛ Ψ−Ψ+Ψ
− xyxpds 2
21
22
⎟⎠⎞⎜
⎝⎛ Ψ+Ψ−Ψ
− yyxpds 2
21
22
⎟⎠⎞⎜
⎝⎛ Ψ−Ψ−Ψ
− yyxpds 2
21
22
…sem pz e com dx2-y2…
4 orbitais!
Hibridaçõesdsp3
Geometria bipirâmide trigonal
5 orbitais!
x
y
z
( )xps Ψ+Ψ 2
31
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛Ψ+Ψ−Ψ
yx pps 23
21
31
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛Ψ−Ψ−Ψ
yx pps 23
21
31
( )22
1zz dp Ψ+Ψ
( )22
1zz dp Ψ−Ψ
a s, as três p e mais uma d
Hibridaçõesd2sp3
Geometria octaédrica
6 orbitais!
z
y
x
( )zpds
zΨ+Ψ+Ψ 32
61
2
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛Ψ+Ψ+Ψ−Ψ − xpyxdds
z3
23
21
61
222
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛Ψ+Ψ−Ψ−Ψ − ypyxdds
z3
23
21
61
222
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛Ψ−Ψ+Ψ−Ψ − xpyxdds
z3
23
21
61
222
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛Ψ−Ψ−Ψ−Ψ − ypyxdds
z3
23
21
61
222
( )zpds
zΨ−Ψ+Ψ 32
61
2
a s, as três p e mais duas d
Hibridações
O que determina a hibridação de um “átomo central” (A)?
Número de direcções independentes no espaço(em torno de A) em que existem pares de e-’s.
Partilhados ou não!
Será precisa uma orbital híbrida para cada direcção(i.e., para cada par de e-’s)
Parte-se de igual número de OA’s
TEVCH4
HC
H
H H Nº de direcções em torno de C =
Nº de orbitais híbridas =
Nº de orbitais atómicas de partida =
Quais ?Todas as de valência (só tem 4):a 2s e as três 2p (2px, 2py e 2pz)
44
4
C 2s2 2px1 2py
1 2pz0
conf. electrónica do átomo isolado
C (sp3)1(sp3)1(sp3)1(sp3)1
conf. electrónica do átomo na molécula (valência)
Combina-se uma orbital s com três orbitais p:obtêm-se quatro orbitais sp3.
TEVCH4
H 1s1
C (sp3)1(sp3)1(sp3)1(sp3)1 Promoção de um e- compensadapela formação de uma ligação
C 2s2 2px1 2py
1 2pz0
Quatro ligações σ:(sp3)C
1 – (1s)H1
H
H
H
H
1s
sp3
TEVC2H4, etilenoC C
H
H
H
H
3 direcções em torno de cada C
3 orbitais híbridas
3 orbitais atómicas de partida
a s (dá jeito: é esférica) e duas p
sp2
C 2s2 2px1 2py
1 2pz0
C (sp2)1(sp2)1(sp2)1pz1
Não foi usada(perpendicular ao plano das sp2)
y
x
sp2pz
C C
H
H
H
H
TEVC2H4, etileno
Cada C usa as orbitais sp2 para fazer três ligações σ:duas ligações (sp2)C
1 – (1s)H1
e uma ligação (sp2)C1 – (sp2)C
1
C (sp2)1(sp2)1(sp2)1pz1
C 2s2 2px1 2py
1 2pz0
Promoção de um e- compensadapela formação de uma ligação
As orbitais pz dos dois C orientam-se de forma a ficarem paralelas e a formarem uma ligação π:
(pz)C1 - (pz)C
1
1s
H
H H
H
C C
sp2
z
x
pz
H 1s1 Ligação C=Cdupla: σ + π
C C
H
H
H
H
Isómeros geométricos
zz
CH
ClH
ClC C
H
Cl Cl
HC
trans µ= 0 cis µ = 0
Rotação impedida:quebra da ligação π
TEVC2H2, acetileno
2 direcções em torno de cada C
2 orbitais híbridas
2 orbitais atómicas de partida
uma s e uma p
sp
C 2s2 2px1 2py
1 2pz0
C (sp)1(sp)1py1pz
1
C CH H
Não foram usadas(perpendiculares às sp)
sp pzpy
x
z
HH
1sC C
sp
sp
pz
py
y
TEVC2H2, acetileno C CH H
C (sp)1(sp)1py1pz
1
C 2s2 2px1 2py
1 2pz0
Promoção de um e- compensadapela formação de uma ligação
H 1s1
Cada C faz duas ligações σ:(sp)C
1 – (1s)H1
(sp)C1 – (sp)C
1
e duas ligações π:(py)C
1 – (py)C1
(pz)C1 – (pz)C
1
Ligação C≡Ctripla: σ + 2π
C CH H
Multiplicidade da ligação C–C
50
100
150
200
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
Comprimento de Ligação (Å)
Ene
rgia
de
Lig
ação
(kca
l mol
-1)
1,20194σ, 2πC2H2
1,34148σ, πC2H4
1,5483,1σC2H6
Comprimento da ligação C-C /Å
Energia de ligação C-C / kcal mol-1
Tipo de ligaçãoMolécula
Ligações π mais fracas que ligações σ
C
H
HH
C
H
HH
C C
H
H
H
H
C CH H
Direccionalidade das orbitais híbridas
1,12~80~ pRadical CH1,0998sp3CH4
1,07~106sp2H2C=CH2
1,06~121spH-C≡C-H
Distância Internuclear C-H /Å
Energia da ligaçãoC-H / kcal mol-1
HibridaçãoMolécula
+
Aumenta com o carácter s das orbitais híbridas
> direccionalidade > densidade electrónica >> coalescência → ligações + fortes!
Orbitais sp: 50% de s
Electronegatividade de orbital
% de carácter s
4,0
3,0
2,0
40 60 80200
O
N
C
sp3 sp2 spElec
trone
gativ
idad
e Aumenta com % carácter s das orbitais híbridas
Ex.: “Acidez” de alcinos terminais:
C CR H + NaNH2 C CR Na + NH3
(pKa(C2H2) = 25)
H2O
O 2s2 2px2 2py
1 2pz1
H 1s1
TRPECV:4 pares de e-’s em volta do O
(2×1 + 6)/2
Geometriatetraédrica
(pares de e-’s)
4 direcções compares de e-’s
sp3
O (sp3)2(sp3)2(sp3)1(sp3)1
Duas ligações σ:(sp3)O
1 – (1s)H1
Dois pares de e-’snão partilhados:
(sp3)O2
H
H
pares não partilhados
H2O
H
H
pares não partilhadosµ
Molécula polar
NH3
N 2s2 2px1 2py
1 2pz1
H 1s1
TRPECV:4 pares de e-’s em volta do N
(3×1 + 5)/2
Geometriatetraédrica
(pares de e-’s)
4 direcções compares de e-’s
sp3
N (sp3)2(sp3)1(sp3)1(sp3)1
Três ligações σ:(sp3)N
1 – (1s)H1
Um par de e-’snão partilhados:
(sp3)N2
sp31s
H
H
H
par não-partilhado
NH3
Molécula polar
sp31s
H
H
H
par não-partilhado
θ = 107º
H
H
N
µ resultante
µ par não partilhado
HC
H
H H
109.47ºH
NH
H
107ºH
OH
104.5ºsp3 “pura”:
75% p e 25% s
PP
SS 1
1cos −
=−
=θ
77% p e 23% s
70% p e 30% s
80% p e 20% s
69% p e 31% s
S % de sP % de p