Dê o diagrama de orbitais moleculares, ordem de ligação e estrutura de Lewis para:
e
. Dados:
e
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa encontrar o diagrama de orbitais moleculares, a ordem de ligação e a estrutura de Lewis para as moléculas
,
e
. Para isso, vamos usar conceitos de teoria de orbitais moleculares e estrutura de Lewis. Vamos precisar saber sobre orbitais atômicos, formação de orbitais moleculares, emparelhamento de elétrons e como determinar a ordem de ligação.
Passo 2
Vamos começar com a molécula
. O carbono tem 6 elétrons cada, então dois carbonos juntos têm 12 elétrons. Primeiro, a gente desenha a estrutura de Lewis. Cada carbono vai compartilhar seus elétrons para formar ligações. Para a estrutura de Lewis,
geralmente é representada com uma ligação dupla entre os carbonos.
Passo 3
Agora, vamos ao diagrama de orbitais moleculares para
. O carbono tem orbitais 2s e 2p. Quando os dois átomos de carbono se unem, seus orbitais s e p se combinam para formar orbitais moleculares σ e π. Para
, os elétrons preencherão os orbitais conforme a energia: primeiro os σ(2s), depois σ*(2s), então π(2p_x) e π(2p_y).
Passo 4
Calculando a ordem de ligação para
:
Para
, isso resulta em uma ordem de ligação de 2, indicando uma ligação dupla, o que confirma nossa estrutura de Lewis.
Passo 5
Agora, vamos para
. O bromo tem 35 prótons, mas o importante aqui é que cada átomo de bromo tem 7 elétrons de valência (posições na camada externa). Na estrutura de Lewis, duas moléculas de bromo se ligam por uma ligação simples, compartilhando um par de elétrons.
Passo 6
No diagrama de orbitais moleculares de
, cada bromo contribui com seus orbitais. Como bromos são elementos do terceiro período, eles têm orbitais d disponíveis, mas para simplicidade, consideraremos principalmente os orbitais s e p. A ligação resultante é uma ligação sigma (σ) formada pelo overlap dos orbitais p.
Passo 7
Calculando a ordem de ligação para
:
Isso confirma que
tem uma ligação simples, conforme a estrutura de Lewis.
Passo 8
Por último, vamos analisar o íon
. O carbono tem 4 elétrons de valência e o nitrogênio tem 5, totalizando 9 elétrons. Como é um íon negativo, adicionamos mais um elétron, totalizando 10 elétrons de valência. Na estrutura de Lewis, o
é linear, com uma ligação tripla entre o carbono e o nitrogênio.
Passo 9
No diagrama de orbitais moleculares para
, os orbitais do carbono e do nitrogênio se combinam para formar orbitais sigma e pi. Com 10 elétrons, a ordem de ligação calculada será:
Isso indica uma ligação tripla, confirmando nossa estrutura de Lewis.
Resposta
Resumindo:
- Para
, temos uma ligação dupla com ordem de ligação 2. - Para
, uma ligação simples com ordem de ligação 1. - Para
, uma ligação tripla com ordem de ligação 3.
As estruturas de Lewis e diagramas de orbitais moleculares correspondentes foram construídos considerando essas ligações e a distribuição dos elétrons.