O gás oxigênio
é uma molécula paramagnética, ou seja, tende a se orientar na mesma direção de um campo magnético externo. Explique o caráter paramagnético da molécula do oxigênio e prove este caráter fazendo a distribuição eletrônica dos orbitais moleculares conforme preconizado na TOM (Teoria do Orbital Molecular).
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão que você me mandou fala sobre por que a molécula de oxigênio (
) é paramagnética. Isso significa que ela tende a se alinhar com um campo magnético externo. Para entender isso, vamos mergulhar na Química, especificamente na Teoria do Orbital Molecular (TOM). Vamos precisar analisar como os elétrons estão distribuídos nos orbitais moleculares do
para provar que ela realmente tem esse comportamento paramagnético.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é paramagnetismo. Paramagnético é quando uma substância tem elétrons desemparelhados, ou seja, elétrons que não estão em pares nos orbitais. Esses elétrons desemparelhados fazem com que a molécula seja atraída por campos magnéticos. Diferente dos diamagnéticos, que não têm elétrons desemparelhados e são repelidos por campos magnéticos, os paramagnéticos têm uma espécie de “afinidade” com o magnetismo externo por causa desses elétrons solitários.
Passo 3
Agora, vamos falar sobre a Teoria do Orbital Molecular (TOM). A TOM é uma maneira de entender como os elétrons se comportam em moléculas. Em vez de pensar que os elétrons estão em orbitais atômicos separados, na TOM, eles estão distribuídos em orbitais moleculares que se formam pela combinação dos orbitais atômicos dos átomos que formam a molécula. Esses orbitais moleculares podem ser ligantes (que favorecem a ligação entre os átomos) ou antiligantes (que desfavorecem a ligação).
Passo 4
Vamos aplicar a TOM ao
. Cada átomo de oxigênio tem 8 elétrons, então
tem um total de 16 elétrons. Na TOM para
, os orbitais moleculares se preenchem na seguinte ordem de energia:
-
-
-
-
-
-
e -
e -
Pelos 16 elétrons:
- Os primeiros 10 elétrons preenchem os orbitais mais baixos até
e . - Os últimos 6 elétrons começam a preencher os orbitais antiligantes
e . - Cada orbital antiligante
pode ter até 2 elétrons, mas no caso do , cada um desses orbitais tem apenas 1 elétron.
Isso resulta em 2 elétrons desemparelhados nos orbitais
e
.
Passo 5
Como temos elétrons desemparelhados nos orbitais moleculares da molécula de oxigênio, isso confirma que o
é paramagnético. Esses elétrons solitários fazem com que a molécula se alinhe em presença de um campo magnético externo, mostrando o caráter paramagnético que a questão pediu para explicar.
Resposta
A molécula de oxigênio (
) é paramagnética porque, segundo a Teoria do Orbital Molecular, possui dois elétrons desemparelhados nos orbitais moleculares
e
, o que faz com que ela se alinhe com um campo magnético externo.