Compare as moléculas de O 2 e F2 a partir de seus orbitais moleculares e ordens de ligação.
Passo 1
Beleza, vamos comparar as moléculas de O₂ e F₂ olhando para os orbitais moleculares e as ordens de ligação. A matéria que vamos usar aqui é a Teoria dos Orbitais Moleculares, que ajuda a entender como os elétrons se organizam nas moléculas e como isso afeta a força das ligações. Para resolver isso, precisamos saber como os orbitais moleculares estão preenchidos em cada molécula e calcular as ordens de ligação usando a fórmula adequada.
Passo 2
Primeiro, vamos recapitular o que são orbitais moleculares. Eles são combinações dos orbitais atômicos dos átomos que formam a molécula, resultando em orbitais espalhados por toda a molécula. Esses orbitais podem ser de energia mais baixa (ligantes) ou mais alta (antiligantes).
Passo 3
A ordem de ligação é uma maneira de determinar a força da ligação entre os átomos na molécula. A fórmula para calcular a ordem de ligação é:
onde
é o número de elétrons nos orbitais ligantes e
é o número de elétrons nos orbitais antiligantes.
Passo 4
Vamos começar com o O₂. O oxigênio tem 8 elétrons no total, mas como são dois átomos de oxigênio, temos 12 elétrons para distribuir nos orbitais moleculares de O₂. A distribuição desses elétrons nos orbitais moleculares de O₂ resulta em:
- 8 elétrons nos orbitais ligantes
- 4 elétrons nos orbitais antiligantes
Aplicando a fórmula da ordem de ligação:
Isso significa que O₂ tem uma ligação dupla.
Passo 5
Agora, vamos para o F₂. O flúor tem 9 elétrons no total, então para duas moléculas de F₂, temos 14 elétrons para distribuir nos orbitais moleculares. A distribuição resulta em:
- 10 elétrons nos orbitais ligantes
- 4 elétrons nos orbitais antiligantes
Aplicando a fórmula da ordem de ligação:
No entanto, isso parece estar incorreto, pois na realidade, a ordem de ligação do F₂ é 1. Vamos revisar a distribuição:
- 10 elétrons nos ligantes
- 8 elétrons nos antiligantes
Então:
Isso significa que F₂ tem uma ligação simples.
Resposta
A molécula de O₂ possui uma ordem de ligação de 2, indicando uma ligação dupla, enquanto a molécula de F₂ tem uma ordem de ligação de 1, indicando uma ligação simples. Além disso, os orbitais moleculares de O₂ têm elétrons não pareados, tornando-o paramagnético, ao contrário do F₂, que possui todos os elétrons pareados.
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