Dê o diagrama de orbitais moleculares das moléculas: H2, H2 ^+, He2 e He2 ^+. Dê a ordem de ligação de cada molécula e discuta sobre a sua estabilidade.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para desenharmos os diagramas de orbitais moleculares das moléculas H2, H2^+, He2 e He2^+. Depois, precisamos determinar a ordem de ligação de cada uma e conversar sobre a estabilidade delas. Para isso, vamos usar a teoria dos orbitais moleculares, que ajuda a entender como os elétrons se comportam nas ligações entre átomos.

Passo 2

Primeiro, vamos entender como funciona a teoria dos orbitais moleculares. Basicamente, quando dois átomos se juntam para formar uma molécula, seus orbitais atômicos combinam para formar novos orbitais chamados orbitais moleculares. Esses podem ser orbitais ligantes, que fortalecem a ligação, ou orbitais antiligantes, que enfraquecem a ligação.

Passo 3

Vamos começar com a molécula H2. Cada átomo de hidrogênio tem um elétron no orbital 1s. Quando eles se combinam:
  • Os dois elétrons ocupam o orbital molecular ligante ( sigma1s).
  • Não há elétrons no orbital antiligante.

Passo 4

A ordem de ligação é calculada usando a fórmula:
Ordem de Ligação = (número de elétrons em orbitais ligantes) - (número de elétrons em orbitais antiligantes)2 çãúéúé
Para H2:
Ordem de Ligação = 2 - 02 = 1 çã
Isso indica uma ligação simples e a molécula é estável.

Passo 5

Agora, vamos para H2^+. Essa molécula tem um elétron a menos, totalizando três elétrons no sistema:
  • Dois elétrons no orbital ligante ( sigma1s).
  • Um elétron no orbital antiligante ( sigma1s^*).
Calculando a ordem de ligação:
Ordem de Ligação = 2 - 12 = 0,5 çã
Uma ordem de ligação menor que 1, mas ainda positiva, indica que a molécula é estável, porém menos forte que H2.

Passo 6

Vamos para He2. Cada átomo de hélio tem dois elétrons no orbital 1s, totalizando quatro elétrons:
  • Dois elétrons no orbital ligante ( sigma1s).
  • Dois elétrons no orbital antiligante ( sigma1s^*).
Calculando a ordem de ligação:
Ordem de Ligação = 2 - 22 = 0 çã
Uma ordem de ligação zero significa que não há ligação estável entre os dois átomos de hélio; portanto, He2 não é uma molécula estável.

Passo 7

Por fim, temos He2^+. Com um elétron a menos, o total é três elétrons:
  • Dois elétrons no orbital ligante ( sigma1s).
  • Um elétron no orbital antiligante ( sigma1s^*).
Calculando a ordem de ligação:
Ordem de Ligação = 2 - 12 = 0,5 çã
Assim como H2^+, He2^+ tem uma ordem de ligação positiva, indicando uma ligação fraca e a molécula é estável, mas não muito forte.

Resposta

  • H2: Ordem de ligação = 1 → Molécula estável.
  • H2^+: Ordem de ligação = 0,5 → Molécula estável, porém mais fraca que H2.
  • He2: Ordem de ligação = 0 → Molécula não estável.
  • He2^+: Ordem de ligação = 0,5 → Molécula estável, mas com ligação fraca.

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