Teoria da Ligação Química
Objetivos
No final desta unidade curricular os alunos devem ter adquirido conhecimentos e competências que lhe permitam:
Aplicar, de modo elementar, os conceitos gerais da mecânica quântica.
Prever propriedades atómicas e moleculares.
Prever as estruturas de Lewis e as geometrias moleculares mais prováveis para uma determinada fórmula molecular.
Prever a distribuição electrónica e a geometria molecular usando as teorias de enlace de valência e de orbitais moleculares.
Com base nas teorias de enlace de valência e de orbitais moleculares, prever propriedades moleculares (distância e ordem de ligação, diamagnetismo e paramagnetismo, acidez e basicidade, nucleofilicidade e electrofilicidade, energia de ionização e afinidade electrónica, propriedades isolantes ou condutoras de eletricidade, etc.).
Utilizar a teoria de orbitais de fronteira para prever e racionalizar a reatividade química em moléculas simples.
Caracterização geral
Código
3683
Créditos
6.0
Professor responsável
António Gil de Oliveira Santos
Horas
Semanais - 4
Totais - 57
Idioma de ensino
Português
Pré-requisitos
Não há requisitos.
Bibliografia
R. L. Deckock, H. B. Gray, Chemical Structure and Bonding, University Science Books, Sausalito, California,1989
Método de ensino
O programa de Teoria da Ligação Química é transmitido em Português ao longo de 39 horas de aulas teórico-práticas (3 horas semanais), acompanhadas de 18 horas práticas (1.5 horas por semana) dedicadas à resolução de problemas tipo e dúvidas dos alunos.
Método de avaliação
Avaliação global da Unidade Curricular:
Ao longo do semestre os alunos realizarão dois (2) testes parciais obrigatórios com o mesmo peso na nota final. A classificação final (nota global) será a média das notas dos testes parciais, com a soma ou subtração da correção de nota devido a faltas às aulas TP e P (ver abaixo, Frequência). Só poderão ser aprovados à Unidade Curricular, os alunos que obtenham pelo menos 9.50 valores na nota global.
Frequência:
As faltas às aulas TP e P serão diretamente repercutidas na nota global, de acordo com a tabela apresentada no documento "Faltas_Regras.pdf", disponível em "Documentação de Apoio/Outros". Este sistema aplica-se a todos os alunos, independentemente do número de inscrições na UC. Os alunos que tenham uma penalização por faltas superior a 10.5 valores (soma da penalização nas aulas TP com a penalização nas aulas P), não terão frequência à UC.
Justificações de falta terão de ser entregues até uma semana depois da data da falta.
Exame de Recurso:
Os alunos que não tenham obtido nota global igual ou superior a 9.50 valores durante a avaliação contínua, terão acesso a uma única época de exame - Recurso. O exame de recurso incide sobre toda a matéria. A nota global será obtida pela soma da correção de nota devido a faltas às aulas TP e P (ver acima, Frequência) com a nota obtida no exame de recurso. Só serão aprovados os alunos que obtenham pelo menos 9.50 valores na nota global.
Materiais e equipamentos a utilizar durante os momentos de avaliação
Nos testes e nos exames são permitidos cartões de identificação, esferográficas, lápis e apagadores. São ainda permitidas calculadoras científicas.
Conteúdo
Revisão histórica dos modelos atómicos de Thompson, (pudim de passas) e Rutherford (planetário).
Evidências experimentais: espectros atómicos e efeito fotoelétrico. Relação energia-frequência de Planck/Einstein.
Introdução ao modelo de Bohr. Postulados.
Relação de De Broglie. Princípio de Incerteza de Heisenberg. Fenómeno de interferência de electrões como evidência experimental do carácter duplo onda/partícula do eletrão.
Equação geral das ondas da mecânica clássica. Dedução da equação de Schrodinger a uma dimensão. Modelo da partícula numa caixaunidimensional. Caixas bidimensionais e tridimensionais. Números quânticos e dimensionalidade da caixa.
Equação de Schrodinger a duas e a três dimensões.
Números quânticos e configuração electrónica. Hierarquia de energia das orbitais atómicas no átomo de hidrogénio e em átomos polieletrónicos. Efeito de penetrabilidade das orbitais atómicas. Carga nuclear efetiva.
Propriedades periódicas dos elementos: Raio atómico, raio iónico, energia de ionização, afinidade electrónica e electronegatividade. Escala de eletronegatividade de Pauling.
Estruturas de Lewis. Híbridos de ressonância. Geometria molecular segundo o modelo de repulsão dos pares electrónicos da camada de valencia. Conceito de momento dipolar.
Teoria de Enlace de valência (TEV). Noção de orbital atómica híbrida. Exemplos de moléculas com pares não ligantes e com ligações múltiplas.
Teoria de orbitais moleculares (TOM). Determinação dos coeficientes de expansão das orbitais atómicas nas orbitais moleculares da molécula de hidrogénio. Noção de integral de sobreposição (S), de permuta (beta) e Coulomb (alfa). Condição de normalização das orbitais moleculares. Aproximação de Huckel. Construção de diagramas de orbitais moleculares. Teoria de orbiatis moleculares aplicada a moléculas heteroatómicas e poliatómicas. Diagramas de Walsh. Aromaticidade segundo a TOM.
Reatividade química segundo a TEV e segundo a TOM. Teoria de orbitais de fronteira. Ácidos e bases de Lewis. Adutos de Lewis (ex. NH3.BF3). Regras de simetria. Reacções concertadas.