Problemas conceituais em quÃmica associados Ãs grandezas equivalentes e independentes

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

Grandezas equivalentes e independentes sÃo introduzidas no contexto de ligaÃÃes quÃmicas, espectroscopia fotoeletrÃnica e vibraÃÃes moleculares. Em especial, orbitais (hÃbridos) de valÃncia sÃo tais grandezas e sua utilizaÃÃo na descriÃÃo das ligaÃÃes quÃmicas e estrutura das molÃculas à muito ampla. Por exemplo, as interaÃÃes entre os orbitais atÃmicos hÃbridos sp3 do Ãtomo carbono com quatro orbitais atÃmicos 1s dos Ãtomos hidrogÃnio descrevem muito bem as propriedades do metano; a saber, as ligaÃÃes equivalentes CâH, no metano, apontam para os vÃrtices de um tetraedro. No entanto, esta descriÃÃo à insuficiente para descrever o espectro fotoeletrÃnico do CH4, que apresenta dois picos na regiÃo de valÃncia, e nÃo apenas um como seria previsto por quatro ligaÃÃes CâH equivalentes e independentes. Estas discrepÃncias nÃo se restringem aos tratamentos quÃnticos. Na verdade, molÃculas simÃtricas (Ãgua, amÃnia, metano, etc.) apresentam ligaÃÃes equivalentes que podem ser representadas pelos osciladores equivalentes ao descrever os movimentos vibracionais clÃssicos. Os dois osciladores equivalentes predizem um pico (duplamente degenerado), por exemplo, no espectro vibracional da Ãgua, relacionados com o estiramento OâH. Isto està tambÃm em contradiÃÃo com a observaÃÃo experimental e à devido ao fato de que os osciladores OâH equivalentes nÃo sÃo independentes. Do mesmo modo, as ligaÃÃes equivalentes CâH do metano tambÃm interagem entre si. Os problemas causados pela utilizaÃÃo desses dois conceitos: equivalentes e independentes sÃo resolvidos, permitindo que as ligaÃÃes equivalentes ou os osciladores equivalentes interajam, atravÃs da teoria de perturbaÃÃo para estados degenerados. Esse tratamento fornece explicaÃÃes qualitativas simples para as caracterÃsticas observadas nos espectros (fotoeletrÃnico e vibracional) de vÃrias molÃculas. AlÃm disso, um modelo semi-quantitativo para descrever os espectros fotoeletrÃnicos à obtido usando-se as interaÃÃes entre os pares de elÃtrons responsÃveis pelas ligaÃÃes quÃmicas. Como resultado, obteve-se conexÃes entre as teorias de ligaÃÃo de valÃncia e do orbital molecular, bem como uma aplicaÃÃo quantitativa da Teoria da RepulsÃo entre Pares de ElÃtrons da Camada de ValÃncia (VSEPR). AlÃm disso, esta dissertaÃÃo apresenta diversos experimentos computacionais para a introduÃÃo desses conceitos em salas de aula, e seu texto à escrito visando a sua utilizaÃÃo por professores nÃo especializados, educadores e estudantes.

ASSUNTO(S)

ensino da quÃmica ligaÃÃo quÃmica quÃmica teÃrica ligaÃÃes e interaÃÃes experimentos computacionais chemical bond quimica bonds and interactions molecular spectra chemical education computational experiments

ACESSO AO ARTIGO

Documentos Relacionados