Construa os diagramas de orbitais moleculares para as espécies:
. Determine a ordem de ligação e quais são paramagnéticas. Explique a inversão dos orbitais pz com px, py para as espécies
.
Passo 1
Beleza, temos um exercício que pede para construir os diagramas de orbitais moleculares para as espécies
. Além disso, precisamos determinar a ordem de ligação, identificar quais são paramagnéticas e explicar a inversão dos orbitais
com
e
para as espécies
. Vamos usar a teoria dos orbitais moleculares, que combina os orbitais atômicos para formar orbitais moleculares, e conceitos como ordem de ligação e paramagnetismo.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a ordem de ligação é dada pela fórmula:
E que uma molécula é paramagnética se tiver elétrons desemparelhados nos seus orbitais moleculares.
Passo 3
Vamos construir os diagramas de orbitais moleculares seguindo a sequência dos orbitais σ e π. Dependendo do número de elétrons, a disposição dos orbitais pode variar, especialmente para as moléculas após o nitrogênio.
Passo 4
Para as moléculas
,
,
e
, os orbitais
invertidos significam que a ordem energética dos orbitais π e σ muda. Isso ocorre devido à sobreposição diferente dos orbitais e à energia relativa dos orbitais σ2p e π2p.
Passo 5
Vamos analisar cada molécula:
- Total de elétrons: 8 (4 de cada Be)
- Diagrama: σ2s² σ*2s²
- Ordem de ligação: 0
- Paramagnética: Não
- Total de elétrons: 10 (5 de cada B)
- Diagrama: σ2s² σ*2s² π2p²
- Ordem de ligação: 1
- Paramagnética: Não
- Total de elétrons: 12 (6 de cada C)
- Diagrama: σ2s² σ*2s² π2p⁴
- Ordem de ligação: 2
- Paramagnética: Não
- Total de elétrons: 14 (7 de cada N)
- Diagrama: σ2s² σ*2s² π2p⁴ σ2p²
- Ordem de ligação: 3
- Paramagnética: Não
- Total de elétrons: 16 (8 de cada O)
- Diagrama: σ2s² σ2s² σ2p² π2p⁴ π2p²
- Ordem de ligação: 2
- Paramagnética: Sim (2 elétrons desemparelhados)
- Total de elétrons: 18 (9 de cada F)
- Diagrama: σ2s�� σ2s² σ2p² π2p⁴ π2p⁴
- Ordem de ligação: 1
- Paramagnética: Não
- Total de elétrons: 20 (10 de cada Ne)
- Diagrama: σ2s² σ2s² σ2p² π2p⁴ π2p⁶
- Ordem de ligação: 0
- Paramagnética: Não
Passo 6
Explicando a inversão dos orbitais
com
e
: Para
, os orbitais π (que correspondem a
e
) são energeticamente mais estáveis que o orbital σ2p. Isso acontece porque a sobreposição lateral dos orbitais p resulta em maior estabilização, invertendo a ordem usual encontrada em átomos isolados.
Resposta
Após construir os diagramas de orbitais moleculares para cada espécie, determinamos a ordem de ligação e o comportamento paramagnético:
-
: Ordem de ligação 0, não paramagnética. -
: Ordem de ligação 1, não paramagnética. -
: Ordem de ligação 2, não paramagnética. -
: Ordem de ligação 3, não paramagnética. -
: Ordem de ligação 2, paramagnética. -
: Ordem de ligação 1, não paramagnética. -
: Ordem de ligação 0, não paramagnética.
Além disso, constatamos que para
ocorre a inversão dos orbitais
com
e
devido à maior estabilização dos orbitais π em relação ao orbital σ2p.
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