(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 2 s e 2 p (ex. moléculas diatômicas dos elementos mais pesados do 2^circ período, O2, F2 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:
sigmap < pip < pip^* < sigmap^*

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