A molécula de monóxido de carbono (CO) é isoeletrônica ao nitrogênio molecular
, mas apresenta propriedades químicas e físicas distintas.
a) Construa os diagramas de orbitais moleculares para o CO e para o
.
a) Construa os diagramas de orbitais moleculares para o CO e para o
Passo 1
Beleza, bora resolver essa questão de química! A gente tem que construir os diagramas de orbitais moleculares para o monóxido de carbono (CO) e para o nitrogênio molecular (
). Isso faz parte do conteúdo de teoria dos orbitais moleculares, que ajuda a entender como os átomos se ligam e formam moléculas. Vamos precisar saber como os elétrons se distribuem nos orbitais e como isso afeta as propriedades das moléculas.
Passo 2
Primeiro, vamos falar um pouco sobre a Teoria dos Orbitais Moleculares. Nessa teoria, os elétrons não ficam apenas em orbitais atômicos individuais dos átomos que formam a molécula, mas sim em orbitais que pertencem a toda a molécula. Esses orbitais podem ser de ligação (que seguram os átomos juntos) ou anti-ligação (que podem enfraquecer essa ligação).
Passo 3
Vamos começar construindo o diagrama para o
. O nitrogênio molecular é composto por dois átomos de nitrogênio, cada um com 7 elétrons. No diagrama de orbitais, combinamos os orbitais atômicos dos dois nitrogênios para formar os orbitais moleculares.
Passo 4
Para o
, a ordem dos orbitais de menor para maior energia é:
-
-
-
-
-
-
e -
e -
Passo 5
Cada átomo de nitrogênio contribui com 5 elétrons de valência, totalizando 10 elétrons para a molécula de
. Distribuímos esses elétrons nos orbitais moleculares seguindo a regra de Aufbau (preencher os orbitais de menor energia primeiro) e o princípio de exclusão de Pauli.
Passo 6
A distribuição dos elétrons no
fica assim:
-
: 2 elétrons -
: 2 elétrons -
: 2 elétrons -
: 2 elétrons -
: 2 elétrons -
e : 0 elétrons (já que já distribuímos todos os 10 elétrons)
Passo 7
Agora, vamos construir o diagrama para o CO. O monóxido de carbono tem um átomo de carbono e um de oxigênio. Ambos têm 6 elétrons de valência (C: 4, O: 6), totalizando 10 elétrons para a molécula.
Passo 8
A diferença principal entre os diagramas de CO e
está nas diferenças de energia dos orbitais devido às diferentes eletronegatividades dos átomos. No CO, o oxigênio é mais eletronegativo que o carbono, então os orbitais do oxigênio têm energia mais baixa que os do carbono.
Passo 9
Distribuindo os 10 elétrons do CO nos orbitais moleculares:
-
: 2 elétrons -
: 2 elétrons -
: 2 elétrons -
: 2 elétrons -
: 2 elétrons -
e : 0 elétrons
Passo 10
Apesar de os diagramas de
e CO parecerem semelhantes na distribuição dos elétrons, as diferenças na energia dos orbitais fazem com que o CO tenha propriedades químicas e físicas distintas, como maior polaridade e diferentes comprimentos de ligação.
Resposta
Construímos os diagramas de orbitais moleculares para
e CO considerando a distribuição dos elétrons e as diferenças de energia entre os orbitais. Ambos possuem 10 elétrons, mas as diferenças na eletronegatividade dos átomos resultam em propriedades distintas para cada molécula.