(a) Quais os orbitais moleculares formados da combinação dos orbitais atômicos p? (b) Coloque-os em ordem de energia crescente, considerando que não haja interação entre orbitais
e
(ex. moléculas diatômicas dos elementos mais pesados do
período,
,
e Ne2).
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de Química sobre orbitais moleculares! A pergunta tem duas partes: (a) quais são os orbitais moleculares que se formam quando combinamos orbitais atômicos p, e (b) como colocar esses orbitais em ordem de energia crescente para moléculas diatômicas dos elementos do segundo período, como O₂ e F₂, assumindo que os orbitais 2s e 2p não interagem. Para resolver isso, vamos precisar entender como os orbitais atômicos se combinam para formar orbitais moleculares e como ordenar esses orbitais em termos de energia.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre como os orbitais atômicos p se combinam para formar orbitais moleculares. Cada átomo tem três orbitais p (px, py, pz) que podem se combinar de diferentes maneiras quando dois átomos se unem para formar uma molécula. A combinação pode ser na forma de ligação direta ou anti-ligação, resultando em orbitais sigma (σ) e pi (π).
Passo 3
Quando os orbitais p se combinam de forma alinhada ao longo do eixo de ligação (geralmente o eixo z), eles formam um orbital sigma (σ). Já quando os orbitais p se combinam de forma perpendicular ao eixo de ligação (nos eixos x e y), formam orbitais pi (π). Além disso, cada um desses orbitais de ligação tem um correspondente anti-ligacional, indicado com um asterisco (), como σ e π*.
Passo 4
Então, os orbitais moleculares resultantes da combinação dos orbitais atômicos p são:
- σ_p (orbital sigma de ligação)
- σ_p* (orbital sigma anti-ligação)
- π_p (dois orbitais pi de ligação)
- π_p* (dois orbitais pi anti-ligação)
Passo 5
Agora, para colocar esses orbitais em ordem de energia crescente sem considerar a interação entre os orbitais 2s e 2p, observamos que geralmente os orbitais sigma de ligação (σ_p) têm menor energia que os orbitais pi de ligação (π_p). Seguido dos orbitais pi anti-ligação (π_p*) e, por último, os orbitais sigma anti-ligação (σ_p*), que têm a maior energia.
Resposta
Os orbitais moleculares formados pela combinação dos orbitais atômicos p são, em ordem de energia crescente: