Desenhe os diagramas de orbitais moleculares para as espécies de H2, H2 ^+e H2 ^-. Discuta sobre a existência e estabilidade de cada espécie.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente desenhar os diagramas de orbitais moleculares para as espécies H2, H2^+ e H2^-. Isso está dentro da matéria de Química, mais especificamente na parte de Teoria dos Orbitais Moleculares. Para resolver, a gente vai precisar entender como os orbitais atômicos dos átomos de hidrogênio se combinam para formar orbitais moleculares e como isso afeta a estabilidade dessas espécies.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar que cada átomo de hidrogênio tem um único elétron no orbital 1s. Quando dois átomos se juntam para formar uma molécula, seus orbitais 1s se combinam para formar dois novos orbitais: um orbital molecular ligante ( sigma1s) e um orbital molecular antaligante ( sigma1s^*).

Passo 3

No caso da molécula H2, temos dois elétrons para distribuir. Esses elétrons vão ocupar primeiro o orbital ligante sigma1s, que é de energia mais baixa e estabiliza a molécula. Assim, a H2 é uma molécula estável porque os elétrons estão bem distribuídos nos orbitais que mantêm os átomos unidos.

Passo 4

Para a espécie H2^+, estamos falando de uma molécula com um elétron a menos, ou seja, apenas um elétron no total. Esse elétron vai ocupar o orbital ligante sigma1s. Mesmo com um elétron a menos, a molécula ainda é estável porque o elétron está no orbital ligante, que mantém a ligação entre os hidrogênios.

Passo 5

Já na espécie H2^-, temos um elétron a mais, totalizando três elétrons. Dois desses elétrons ocupam o orbital ligante sigma1s e o terceiro vai para o orbital antaligante sigma1s^*. A presença do elétron no orbital antaligante desfaz um pouco a estabilização, o que torna a espécie H2^- menos estável comparada às outras duas. Na verdade, essa espécie não é muito comum e tende a ser instável.

Passo 6

Resumindo, ao desenharmos os diagramas de orbitais moleculares para H2, H2^+ e H2^-, vemos que a distribuição dos elétrons nos orbitais ligantes e antaligantes determina a estabilidade de cada espécie. H2 e H2^+ são estáveis porque têm elétrons no orbital ligante, enquanto H2^- é menos estável por causa do elétron no orbital antaligante.

Resposta

Então, desenhando os diagramas de orbitais moleculares, vemos que H2 e H2^+ são espécies estáveis devido aos elétrons ocupando orbitais ligantes, enquanto H2^- é menos estável pois possui um elétron no orbital antaligante. Isso confirma que apenas as duas primeiras são realmente estáveis na natureza.

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