HMO – parte 3: Regra de Hückel

Mais uma vez usando o programa SHMO podemos observar o posicionamento energético dos orbitais para diferentes moléculas cíclicas, que represento abaixo (adaptado de “Introduction to Quantum Mechanics in Chemistry” do Ratner e Schatz (2001)):

Ciclicos 1

Cíclicos 2

(adaptado de “Introduction to Quantum Mechanics in Chemistry” do Ratner e Schatz (2001))

Quero enfatizar duas coisas nestes diagramas. Uma delas é que, como já havia comentado, as arestas dos polígonos cíclicos coincidem com os orbitais. Estes chamados diagramas de Frost-Musulin são construídos circunscrevendo o polígono que representa a molécula cíclica em um círculo de raio 2 x |beta|. Além de fornecer a distância energética relativa entre os orbitais, é um bom recurso mnemônico (na verdade é por isso que o artigo do Frost e do Musulin é chamado “A Mnemonic Device for Molecular Orbital Energies”). A outra coisa é que acho (certamente não sou o único) que a regra de Hückel para aromaticidade seria melhor assimilada pela construção e observação destes diagramas. Para os compostos cíclicos com 4n + 2 elétrons (n inteiro) há uma estabilização adicional que relacionamos à aromaticidade do composto. O benzeno possui 6 = 4 x 1 + 2 elétrons, assim como o ânion do anel de cinco carbonos e o cátion do anel de sete. Estes compostos são aromáticos, e a regra dos 4n + 2 elétrons já não é tão misteriosa pela observação dos diagramas de Frost-Musulin, pois o preenchimento dos níveis eletrônicos é evidente.
Para finalizar, algumas dicas. Para fórmulas mais gerais dos níveis energéticos de orbitais de polienos conjugados consultar Coulson (1937):

The electronic structure of some polyenes and aromatic molecules

Na minha opinião, um livro que aborda bem o tema é “Quantum Chemistry” do John P. Lowe e Kirk A. Peterson (3ª Edição – 2006). Na minha ignorância pensei que pesquisas fundamentais neste setor fossem coisa do passado. No entanto um artigo recente sobre uma maneira diferente de entender a aromaticidade, através de correntes de elétrons pi, mostrou que eu estava equivocado:

Pi-Electron Currents in Polycyclic Conjugated

É isso pessoal. Assim que o tempo me permitir continuo postando mais coisas interessantes, ao menos do ponto de vista tendencioso de um químico.

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