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Química Inorgânica (IQG-244)Química Inorgânica Estrutural (IQG-232)
Roberto B. [email protected]
www.iq.ufrj.br/~fariaUniversidade Federal do Rio de JaneiroDepartamento de Química Inorgânica
28/08/2021
Aula 1 - Orbitais Moleculares da água e
Método do Operador Projeção
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Orbitais Moleculares
Neste curso, usaremos a simetria para:
1. construção qualitativa dos diagramas deenergia dos orbitais moleculares
2. construção do esboço tridimensional dosorbitais moleculares.
Isso será feito seguindo-se a Teoria dosOrbitais Moleculares, na qual o conceito deligação química é bem diferente daqueleempregado ao se usar estruturas de Lewis, oconceito de ressonância e os orbitais híbridos.
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Etapas
1- Conhecimento prévio da geometria da molécula;2- Identificação do grupo de pontos da molécula;3- Identificação das representações irredutíveis às quaispertencem os orbitais atômicos do átomo central;4- Identificação das representações irredutíveis às quaispertencem os orbitais atômicos dos átomos periféricos;5- Montagem do diagrama de orbitais moleculares, pelacombinação dos orbitais que pertencem às mesmasrepresentações irredutíveis;6- Confecção do esboço tridimensional dos orbitaismoleculares pela combinação das regiões de mesmafase matemática.
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Água - C2v
C2v E C2 óv(xz) óNv
(yz)
A1 1 1 1 1A2 1 1 -1 -1B1 1 -1 1 -1B2 1 -1 -1 1
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Convenção dos eixos
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Convenção dos eixos
1- O eixo z é sempre vertical2- O eixo z é sempre o eixo de rotação de maiorordem3- O eixo x é perpendicular ao plano da molécula3.1- O eixo x passa pelo maior número deátomos3.2- O eixo x pertence a um plano que contém omaior número de átomos.
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Água - C2v
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Água - C2v
Classificando os orbitais 2s e 2pz
C2v E C2 óv(xz) óNv
(yz)
A1 1 1 1 1A2 1 1 -1 -1B1 1 -1 1 -1B2 1 -1 -1 1________________________2s 1 1 1 1 A1
2pz 1 1 1 1 A1
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Água - C2v
Construindo o diagrama de energia dos orbitais moleculares
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Água - C2v
Classificando o orbital 2py
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Água - C2v
Classificando o orbital 2py
C2v E C2 óv(xz) óNv
(yz)
A1 1 1 1 1A2 1 1 -1 -1B1 1 -1 1 -1B2 1 -1 -1 1________________________2s 1 1 1 1 A1
2pz 1 1 1 1 A1
2py 1 -1 -1 1 B2
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Água - C2v
Construindo o diagrama de energia dos orbitais moleculares
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Água - C2v
Classificando o orbital 2px
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Água - C2v
Classificando o orbital 2px
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Água - C2v
Classificando o orbital 2px
C2v E C2 óv(xz) óNv
(yz)
A1 1 1 1 1A2 1 1 -1 -1B1 1 -1 1 -1B2 1 -1 -1 1________________________2s 1 1 1 1 A1
2pz 1 1 1 1 A1
2py 1 -1 -1 1 B2
2px 1 -1 1 -1 B1
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Água - C2v
Construindo o diagrama de energia dos orbitais moleculares
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Água - C2v
Os orbitais 1s dos H são INSEPARÁVEIS
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Água - C2v
Classificando os orbitais 1s dos H
1sH1 1sH2 1sH1 1sH2
1sH1 1 0 E 1sH1 1 01sH2 0 1 ÿ 1sH2 0 1
óNv(yz)
÷ = 2
1sH1 1sH2 1sH1 1sH2
1sH1 1 0 C2 1sH1 0 11sH2 0 1 ÿ 1sH2 1 0
óv(xz)
÷ = 0
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Água - C2v
Classificando os orbitais 1s dos H
C2v E C2 óv(xz) óNv
(yz)
A1 1 1 1 1A2 1 1 -1 -1B1 1 -1 1 -1B2 1 -1 -1 1________________________________1s(H1,H2) 2 0 0 2 A1 + B2
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Água - C2v
Construindo o diagrama de energia dos orbitais moleculares
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Princípios da Teoria de Orbitais Moleculares
POs orbitais em átomos diferentes combinam-se paraformar os orbitais moleculares
PSomente os orbitais de mesma representação irredutívelse combinam.
PAo se combinarem, dois orbitais atômicos formam umorbital molecular de energia maior (antiligante) e um deenergia menor (ligante).
PQuando há um número ímpar de orbitais atômicos,busca-se simplificar o problema, considerando,inicialmente os orbitais aos pares.
POrbitais de mesma representação irredutível “serepelem”.
POs orbitais moleculares são deslocalizados.
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Água - C2v
Construindo o diagrama de energia dos orbitais moleculares
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Água - C2v
Construindo o diagrama de energia dos orbitais moleculares
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Água - C2v
Construindo o diagrama de energia dos orbitais moleculares
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Água - C2v
Construindo o diagrama de energia dos orbitais moleculares
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Água - C2v
Construindo o diagrama de energia dos orbitais moleculares
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Etapas
1- Conhecimento prévio da geometria da molécula;2- Identificação do grupo de pontos da molécula;3- Identificação das representações irredutíveis às quaispertencem os orbitais atômicos do átomo central;4- Identificação das representações irredutíveis dosorbitais atômicos dos átomos periféricos;5- Montagem do diagrama de orbitais moleculares,combinando-se os orbitais que pertencem às mesmasrepresentações irredutíveis;6- Desenhando os orbitais moleculares:6a- Determinação das combinações lineares dos orbitaisinseparáveis dos átomos periféricos;6b- Combinação das regiões de mesma fase matemáticados orbitais do atomo central e dos átomos periféricos.
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Água - C2v
6a- Determinando as combinações lineares dos orbitais 1s dos H peloMÉTODO DO OPERADOR PROJEÇÃO
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Água - C2v
MÉTODO DO OPERADOR PROJEÇÃOLista das projeções
E ö1
C2 ö2
óv(xz) ö2
óNv(yz) ö1
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Água - C2v
C2v E C2 óv(xz) óNv
(yz)
A1 1 1 1 1A2 1 1 -1 -1B1 1 -1 1 -1B2 1 -1 -1 1
E ö1
C2 ö2
óv(xz) ö2
óNv(yz) ö1
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Água - C2v
C2v E C2 óv(xz) óNv
(yz)
A1 1 1 1 1A2 1 1 -1 -1B1 1 -1 1 -1B2 1 -1 -1 1
A1 B2
E ö1 1 1 C2 ö2 1 -1óv
(xz) ö2 1 -1óNv
(yz) ö1 1 1
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Água - C2v
A1 B2
E ö1 1 1 C2 ö2 1 -1óv
(xz) ö2 1 -1óNv
(yz) ö1 1 1
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Água - C2v
A1 B2
E ö1 1 1 C2 ö2 1 -1óv
(xz) ö2 1 -1óNv
(yz) ö1 1 1
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Água - C2v
Diagrama de energia dos orbitais moleculares
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Água - C2v
DESENHANDO OS ORBITAIS MOLECULARES
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Água - C2v
Orbital b1, não ligante = 2px do oxigênio
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Água - C2v
Diagrama de energia dos orbitais moleculares
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Água - C2v
Orbital 2a1, ligante
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Água - C2v
Diagrama de energia dos orbitais moleculares
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Água - C2v
Orbital 1b2, ligante
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Água - C2v
Diagrama de energia dos orbitais moleculares
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Água - C2v
Orbital 1a1, ligante
![Page 43: Química Inorgânica (IQG-244)](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012117/61dd4cb3927cdc453967c28d/html5/thumbnails/43.jpg)
Mecânica Ondulatória
Orbital 1s Uma onda parada, estática, que não depende do tempo
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Mecânica Ondulatória
Orbital 2pz Uma onda parada, estática, que não depende do tempo
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Água - C2v
Orbital 1b2, ligante
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Água - C2v
Orbitais 1s e 2p que formam o orbital 1b2, ligante
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Água - C2v
Soma dos orbitais 1s e 2p para formar o orbital 1b 2, ligante
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Água - C2v
Orbital molecular 1b2, ligante, deslocalizado sobre os 3 átomos
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Água - C2v
Orbitais 1s e 2p que formam o orbital 2b2, antiligante
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Água - C2v
Soma dos orbitais 1s e 2p para formar o orbital 2b 2, antiligante
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Água - C2v
Orbital molecular 2b2, antiligante, deslocalizado sobre os 3 átomos