A reação de sódio com oxigênio gera, dentre outros produtos, o Na2 O2, onde o ânion é o peróxido: O2 ^2-. Escreva a configuração eletrônica deste íon em termos de orbital molecular e compare com a configuração do O2 de acordo com os seguintes aspectos: comprimento da ligação O-O.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A parada aqui envolve a configuração eletrônica do íon peróxido ( O2^2-) usando orbitais moleculares e comparar com a configuração do oxigênio molecular ( O2). Vamos focar especialmente no comprimento da ligação entre os átomos de oxigênio.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender o que é configuração eletrônica em orbitais moleculares. Basicamente, é uma forma de representar como os elétrons estão distribuídos nos orbitais que abrangem toda a molécula, em vez de orbitais atômicos individuais.

Passo 3

Vamos começar com a molécula de oxigênio ( O2). Cada átomo de oxigênio tem 8 elétrons, então O2 tem um total de 16 elétrons. A configuração eletrônica molecular para O2 é:
sigma1s^2 sigma1s^*2 sigma2s^2 sigma2s^*2 sigma2pz^2 pi2px^2 pi2py^2 pi2px^*1 pi2py^*1

Passo 4

Agora, vamos adicionar os elétrons extras para formar o íon peróxido ( O2^2-). Esse íon tem dois elétrons a mais, totalizando 18 elétrons. Esses elétrons adicionais preencherão os orbitais antibonding pi^*:
sigma1s^2 sigma1s^*2 sigma2s^2 sigma2s^*2 sigma2pz^2 pi2px^2 pi2py^2 pi2px^*2 pi2py^*2

Passo 5

Agora que temos as configurações eletrônicas para O2 e O2^2-, vamos calcular a ordem de ligação para cada uma. A ordem de ligação é dada por:
Ordem de ligação = (número de elétrons nos orbitais ligantes - número de elétrons nos orbitais antibonding)2 çãúéúé
Para O2:
  • Elétrons ligantes: 10
  • Elétrons antibonding: 6
  • Ordem de ligação: 10 - 62 = 2
Para O2^2-:
  • Elétrons ligantes: 10
  • Elétrons antibonding: 8
  • Ordem de ligação: 10 - 82 = 1

Passo 6

A ordem de ligação está relacionada ao comprimento da ligação: quanto maior a ordem de ligação, mais forte e mais curta é a ligação. Pelo cálculo acima, O2 tem uma ordem de ligação maior (2) comparada a O2^2- (1). Isso significa que a ligação O-O em O2^2- é mais longa que em O2.

Resposta

A configuração eletrônica do íon peróxido ( O2^2-) em termos de orbitais moleculares é:
sigma1s^2 sigma1s^*2 sigma2s^2 sigma2s^*2 sigma2pz^2 pi2px^2 pi2py^2 pi2px^*2 pi2py^*2
Comparando com a configuração do O2, observamos que a ligação O-O no O2^2- é mais longa do que no O2 devido à menor ordem de ligação.

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