Orbitais Moleculares

Orbitais moleculares

Marina Josefa Da Silva : [e-mail]

Profº: Diego de Paula. Data de entrega: 25/05/2018

    Neste exercício foi possível aplicar o conceito de orbitais moleculares.

1. Introdução    

A teoria dos orbitais moleculares é uma possibilidade para se ter uma visão da ligação. De acordo com este ponto de vista, todos os elétrons de valência tem influência na estabilidade da molécula.  [1]. O orbital antiligante se origina da função de onda de subtração e desestabiliza a ligação em por possuir maior energia e menor densidade eletrônica em seu núcleo e o orbital ligante é originado da função de onda soma possui energia e elevada densidade eletrônica estimula a ligação. [2]. As ligações sigma forma ligações fortes, expressa simetria cilíndrica em volta do eixo de ligação e todas ligações covalente simples são sigma. As ligações pi formadas entre átomos que já possuem ligações sigma, tem um plano nodal no eixo internuclear e os Orbitais “s” não formam ligações pi[3]. Nas figuras abaixo temos os exemplos de ligações pi e sigma:

[pic 1]

[pic 2]

                                                           

           

1. Procedimento experimental

    Primeiramente, construíram-se as moléculas de N2, CO, HF, HCl, HBr, BH3, BF3, NH2, H2O, NO e O2 usou-se o programa MacMolPlt e verificaram-se as estruturas tinham sido construídas corretamente e então foram salvas no formato de coordenadas cartesianas (*.xyz).

    No programa Games, fez-se a otimização das geometrias de cada molécula. As moléculas N2, O2, e NO abriu-se o arquivo de saída com o programa wxMacMolPlt, onde se retirou-se o valor das energias dos orbitais moleculares dessas moléculas e exportou-se as suas imagens. Nas moléculas CO, BH3, BF3, NH3 e H2O repetiu-se o procedimento anterior, onde foi possível visualizar e exporte os orbitais moleculares HOMO (ocupado com maior energia) e LUMO (desocupado com menor energia). Anotou-se o valor das energias dos orbitais moleculares. Para cada uma das moléculas HF, HCl e HBr utilizou-se do programa MacMolPlt, para achar a densidade elétrica dos mesmo.

1. Resultados e discussões

• N2 :

        O diagrama de orbital molecular da molécula de nitrogênio (N2). Essa molécula tem um conjunto de seis elétrons de ligação, que corresponde a uma ordem de ligação igual a 3 como mostra o programa MacMolplt. Os elétrons ocupam os orbitais py e pz e px, dando ao N2 a configuração é KK(σs)2 (*σs )2 (πy)2 (πz)2 (σx)2. A molécula de N2 é, sem dúvida, muito estável e comum. A molécula N2 apresenta o seguinte diagrama:

[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

A imagem 2 seria o primeiro nível de energia σ1s onde a ligação seria sigma e a imagem 1 seria o último nível de maior energia onde a ligação seria sigma.

• NO

         A energia de ionização do nitrogênio é maior que a energia de ionização do que oxigênio, os orbitais 2p do óxido de Nitrogênio têm menor energia. os orbitais não ligantes e os orbitais sigma 2p e pi 2p ligantes, são quase isoenergéticas (é a última molécula em que se observam os efeitos da inversão sigma-pi). É possível ver isso no diagrama 2.

[pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]

                No diagrama a imagem 4 tem menor energia e sua ligação é sigma e a imagem 3 há uma inversão de sigma- pi.

• O2

 A configuração eletrônica do O2 é KK(σs)2 (*σs )2 (σx)2 (πy)2 (πz)2 (*πy )1 (* πz )1. A molécula de O2 é paramagnética significa que a sua configuração eletrônica mostra que ele tem dois pares de elétrons desemparelhados. Esta molécula que é paramagnética e tem uma energia de ligação muito alta e uma distância de ligação muito curta. Abaixo temos o diagrama 3.

[pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20]

                Nas figura 6 tem o nível 1, onde a sua ligação é sigma (σ) e a figura 5 é onde está a maior energia do O2, onde a sua ligação é pi (π) antiligante.

        Uma das diferença que podemos perceber é a mudança na sequência das energias da teoria dos orbitais moleculares entre N2 e O2, que ocorre em πy e πz, neste caso, algum caráter s. O caráter s nesses orbitais decresce à medida que a carga cresce no período, por causa disso a energia de σx fica abaixo da energia πy e πz no O2 que possível ver nos seus diagramas. É possível ver nos diagramas do NO e N2 que a sequência de energia do diagrama são iguais.

• Homo e Lumo das moléculas CO, BH3, BF3, NH3 e H2O e suas energias.

                Na imagem abaixo das moléculas CO, BH3, BF3, NH3 e H2O e respectivo HOMO e LUMO: