Desenhe o diagrama de níveis de energia e escreva a configuração eletrônica em termos da TOM para os íons a seguir. Indique em cada caso se a adição de um elétron aumentaria ou diminuiria a ordem de ligação das espécies.
N2^+

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você me pediu para desenhar o diagrama de níveis de energia e escrever a configuração eletrônica usando a Teoria dos Orbitais Moleculares (TOM) para o íon N2^+. Além disso, precisamos descobrir se adicionar um elétron a esse íon aumentaria ou diminuiria a ordem de ligação. Para resolver isso, vamos precisar entender como os elétrons se distribuem nos orbitais moleculares e como isso afeta a força da ligação entre os dois átomos de nitrogênio.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o diagrama de níveis de energia na TOM para a molécula de nitrogênio ( N2). Na TOM, combinamos os orbitais atômicos dos dois átomos para formar orbitais moleculares que estão espalhados por toda a molécula. Esses orbitais podem ser de ligação (energias mais baixas) ou anti-ligação (energias mais altas).
Para a molécula de nitrogênio, o diagrama de níveis de energia fica assim:
  1. Orbitais sigma ( sigma) e pi ( pi) para os elétrons 2s e 2p:
    • sigma2s: orbital de ligação 2s
    • sigma2s^*: orbital anti-ligação 2s
    • sigma2pz: orbital de ligação 2p_z
    • pi2px e pi2py: orbitais de ligação 2p_x e 2p_y
    • pi2px^* e pi2py^*: orbitais anti-ligação 2p_x e 2p_y
    • sigma2pz^*: orbital anti-ligação 2p_z

Passo 3

Agora, vamos distribuir os elétrons no diagrama de níveis de energia. A molécula de nitrogênio neutra ( N2) tem 14 elétrons, mas como estamos lidando com N2^+, temos um elétron a menos, totalizando 13 elétrons.
Distribuição dos elétrons:
  1. Orbitais sigma 2s ( sigma2s): 2 elétrons
  2. Orbitais sigma anti-ligação 2s ( sigma2s^*): 2 elétrons
  3. Orbitais pi 2p ( pi2px e pi2py): 4 elétrons (2 em cada)
  4. Orbital sigma 2p_z ( sigma2pz): 2 elétrons
  5. Orbitais pi anti-ligação 2p ( pi2px^* e pi2py^*): 2 elétrons
  6. Orbital sigma anti-ligação 2p_z ( sigma2pz^*): 1 elétron

Passo 4

Agora, vamos calcular a ordem de ligação, que nos diz quão forte é a ligação entre os dois átomos. A fórmula para a ordem de ligação é:
Ordem de Ligação = (número de elétrons em orbitais de ligação) - (número de elétrons em orbitais anti-ligação)2 çãúéçãúéçã
Aplicando os números:
  • Elétrons em orbitais de ligação: 2 ( sigma2s) + 4 ( pi2p) + 2 ( sigma2pz) = 8 elétrons
  • Elétrons em orbitais anti-ligação: 2 ( sigma2s^*) + 2 ( pi2p^*) + 1 ( sigma2pz^*) = 5 elétrons
Ordem de Ligação = 8 - 52 = 32 = 1,5 çã

Passo 5

Agora, vamos ver o que acontece se adicionarmos um elétron a esse íon, formando N2. Esse elétron adicional ocuparia o orbital anti-ligação pi2px^* ou pi2py^*.
Distribuição dos elétrons para N2:
  • Elétrons em orbitais de ligação: 8 elétrons
  • Elétrons em orbitais anti-ligação: 6 elétrons
Calculando a ordem de ligação:
Ordem de Ligação = 8 - 62 = 1 çã
Vemos que a ordem de ligação diminuiu de 1,5 para 1, indicando que a adição de um elétron diminui a força da ligação entre os dois átomos de nitrogênio.

Resposta

A configuração eletrônica de N2^+ segundo a Teoria dos Orbitais Moleculares é:
sigma2s^2 , sigma2s^*2 , pi2px^2 , pi2py^2 , sigma2pz^2 , pi2px^*2 , pi2py^*1
A ordem de ligação é 1,5. A adição de um elétron (formando N2) diminui a ordem de ligação, reduzindo-a para 1, ou seja, a ligação entre os átomos de nitrogênio fica menos forte.

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