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:
çãúéúé
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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