Orbitais moleculares

A teoria dos orbitais moleculares (TOM)

surgiu como mais uma ferramenta para

explicar a formação das ligações químicas,

assim como, teoria da ligação de valência,

hibridização. Porém tem suas bases

amparadas pelas funções de ondas advindas

da mecânica quântica a qual ofereceu todo o

respaldo para essa teoria.

Na verdade a TOM, simplesmente explica a existência do orbital na molécula, quando os orbitais atômicos (Aos) se unem eles desaparecem completamente originando 2 orbitais moleculares, o que da o direito a esta molécula de possuir uma nova configuração eletrônica. Um orbital é um lugar do espaço onde é provável que o elétron seja encontrado, sem dúvida esta é boa nova que nos trouxe a mecânica quântica, promovendo a combinação matemática das funções de onda dos AOs e como resultado obtém-se as novas funções de onda denominadas orbitais moleculares (MOs).

Na verdade a TOM, simplesmente explica a

existência do orbital na molécula, quando os

orbitais atômicos (Aos) se unem eles

desaparecem completamente originando 2

orbitais moleculares, o que da o direito a esta

molécula de possuir uma nova configuração

eletrônica. Um orbital é um lugar do espaço

onde é provável que o elétron seja

encontrado, sem dúvida esta é boa nova

que nos trouxe a mecânica quântica,

promovendo a combinação matemática das

funções de onda dos AOs e como resultado

obtém-se as novas funções de onda

denominadas orbitais moleculares (MOs).

OM Ler como Caráter Funções Origem

σ Sigma Ligante Adição Combinação

de orbitais

1s e 2px

σ* Sigma

asterisco

Antiligante Subtração Combinação

de orbitais

1s e 2px

π Pi Ligante Adição Combinação

de orbitais

2py e 2pz

π* Pi asterisco Antiligante Subtração Combinação

de orbitais

2py e 2pz

As figuras acima são representações dos orbitaismoleculares formados a partir da sobreposição dos orbitaisatômicos e demonstram que no momento em que ocorre acombinação são originados outros 2 orbitais moleculares.O OM antiligante é originado da função de onda desubtração e este desestabiliza a ligação em virtude depossuir maior energia e menor densidade eletrônica emseu núcleo, do que o orbital ligante que originado da funçãode onda adição possui energia e elevada densidadeeletrônica promovendo a ligação.

É importante lembrar que essas representações fazemalusão às moléculas homonucleares, e toda vez queocorrer a combinação de 2 AOs serão originados 2 OMs,sendo um ligante e outro antiligante. E evidentemente asfiguras acima representam as energias relativas, e sãorepetidos propositalmente para mostrar que assobreposições py-py e pz-pz são iguais, com difrençasomente na orientação, acima de tudo mantendo a mesmaenergia.

Após a combinação o AOs deixam de existirtornando-se OMs, e por conseguinte os orbitaisresultantes devem ser preenchido por spins damesma maneira, que preenchemos orbitais aos quaisestamos habituados, seguindo procedimento deAufbau que orienta a distribuir por sequência e nãoaos pares em cada orbital.

A TOM é uma das teorias que mais obteve sucessona explicação das ligações químicas, sendo ela quemprovou que a molécula de oxigênio é paramagnética,em virtude de possuir dois elétrons desemparelhadosnos orbitais antiligantes.

Outro aspecto importante nesta teoria reside nadefinição de ordem de ligação, que leva em conta opreenchimento do orbital σs*, que possuindo caráterantiligante impede a formação da molécula, emfunção de possuir energia maior do que σs ligante,anulando a força de atração entre os átomos. Édefinida pela equação abaixo:

Ordem de Ligação= (elétrons ligantes –elétrons antiligantes) / 2

Para melhor compreensão vamos utilizar amolécula de Neônio e Oxigênio:

Ne2: KK (σs)2 (σs

*)² ( σx)² ( πy)² ( πz)² ( πy*)² ( πz*)² ( σx*)²

Como: O.L= (e – e*)/2

Logo: O.L.= (8 - 8)/2 = 0

Como a ordem de ligação é zero não existe ligação, evidentemente a molécula de neônio não existe, é utilizada somente como uma molécula hipotética. O que já muda completamente no caso do oxigênio.

O2: KK (σs)2 (σs

*)² ( σx)² ( πy)² ( πz)² ( πy*)¹ ( πz*)¹

O.L.= (8 - 4)/2 = 2

Como a ordem de ligação é igual a 2 para o oxigênio, eleexiste. O maior sucesso da teoria dos orbitais molecularesfoi quando provou que esta é paramagnética, ou seja, ela éinfluenciada fortemente pela energia eletromagnética.Quando este é submetido a um campo magnético ele éatraído como se fosse um metal sendo atraído por ímã,porém em menor intensidade.

Quando um MO ligante é ocupado pelos elétrons ele contribui para a estabilidade da molécula, porém quando o MO antiligante está ocupado ele contribui significativamente para que esta seja desestabilizada ou não exista. Para saber se uma molécula existe ou se é paramagnética basta utilizar o diagrama de população, e aplicar a equação de O.L. Para as moléculas heteronuclares (formadas por átomos difrentes utiliza-se a mesma idéia do TOM, por que no mais elas acabam por ter a mesma configuração das moléculas homonucleares(formadas por átomos iguais), assim como a configuração do CO2 é igual a do N2.

Bibliografia:

Russel, J. B. Química geral. São Paulo: Makron Books, 2004.

James Brady, Humiston Gerard E. QUÍMICA GERAL - 2ª EDIÇÃO.

Mahan, B. M. Química: um curso universitário. 4a ed. São Paulo:

Edgard Blücher, 2003.

SHRIVER, DUWARD; ATKINS, PETER. Química inorgânica - 4ª

edição. Porto Alegre, Bookman, 2008.

LEE, J.D.. Química inorgânica não tão concisa – tradução da 4ª

edição inglesa. São Paulo, Edgard Blücher, 1996.