4- Considerando a Teoria de Ligação de Valencia:
(a) Em que consiste a Teoria da Ligação de Valência?
(b) Utilizando a TLV, explique a formação das ligações químicas no Cl2 e HCl.
(c) Desenhe a curva de variação da energia potencial para formação da molécula de F2.

Passo 1

O enunciado pede que a gente discuta a Teoria de Ligação de Valência (TLV) e a use para explicar a formação das ligações em Cl2 e em HCl, além de desenhar a curva de energia potencial para F2. O conteúdo é Valence Bond Theory e vamos precisar entender sobre sobreposição de orbitais atômicos, pareamento de spins e poço de potencial.

Passo 2

Na TLV a ligação química surge quando dois átomos aproximam-se o bastante para que seus orbitais atômicos se sobreponham e dois elétrons de spins opostos formem um par estável. Essa teoria enfatiza:
  1. Sobreposição máxima de orbitais para minimizar a energia.
  2. Pareamento de spins (Princípio de exclusão de Pauli).
  3. Cada ligação é localizada entre dois átomos, formando orbitais híbridos ou não, dependendo da geometria.

Passo 3

Em Cl2 cada átomo de cloro tem configuração eletrônica externa 3s^2 3p^5. Cada átomo contribui com um elétron no orbital 3p não emparelhado; esses dois orbitais 3p se alinham e se sobrepõem axialmente, formando um orbital sigma de ligação. Os dois elétrons pareados nesse orbital sigma estabilizam a molécula.
Em HCl o átomo de hidrogênio oferece seu orbital 1s com um elétron e o cloro oferece o orbital 3p com um elétron não emparelhado. A sobreposição entre o 1s do H e o 3p do Cl forma um orbital sigma, onde os dois elétrons se emparelham para dar origem à ligação simples H–Cl.

Passo 4

A curva de energia potencial de em função da distância internuclear é um poço típico:
  • Para há forte repulsão nuclear ( ).
  • À medida que diminui, decresce até um mínimo em (distância de equilíbrio), onde a atração e a repulsão se equilibram.
  • Para , , pois não há interação.
    Esquematicamente:

Resposta

(a) A TLV afirma que as ligações químicas surgem pela sobreposição de orbitais atômicos de átomos próximos, com pareamento de spins opostos em cada par de elétrons, gerando orbitais de ligação localizados entre dois átomos.
(b) Em Cl2, dois orbitais 3p não emparelhados dos cloros se sobrepõem axialmente formando um orbital sigma onde os elétrons se emparelham; em HCl, o orbital 1s do H sobrepõe-se ao orbital 3p do Cl, formando também um orbital sigma com dois elétrons emparelhados.
(c) A curva de ,U(r), versus r para F2 é um poço de potencial com repulsão para rto0, mínimo em re e Uto0 para rtoinfty, conforme o esboço acima.

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