Quais são as semelhanças e as diferenças entre os orbitais atômicos e os moleculares? O que é um orbital molecular ligante e orbital molecular antiligante? Porque o orbital do molecular está com energia mais baixa do que o elétron em um átomo de hidrogênio?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A pergunta quer que a gente compare orbitais atômicos com orbitais moleculares, explique o que são orbitais ligantes e antiligantes, e também entenda por que o orbital molecular do tem energia mais baixa que o elétron num átomo de hidrogênio. Para resolver isso, vamos precisar entender o que são orbitais atômicos e moleculares, como eles se comportam quando átomos se ligam para formar moléculas, e os conceitos de orbitais ligantes e antiligantes na teoria de ligações moleculares.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que são orbitais atômicos e moleculares. Um orbital atômico é uma região ao redor de um átomo onde é mais provável encontrar um elétron. Pense nele como uma “nuvem” onde o elétron está provavelmente localizado. Já um orbital molecular surge quando dois ou mais átomos se juntam para formar uma molécula. Nesse caso, os orbitais atômicos dos átomos se combinam para formar novos orbitais que pertencem à molécula inteira.
A semelhança entre eles é que ambos descrevem onde os elétrons são encontrados, mas a principal diferença é que orbitais atômicos pertencem a átomos isolados, enquanto orbitais moleculares pertencem a moléculas formadas pela união de átomos.

Passo 3

Agora, vamos falar sobre orbitais ligantes e antiligantes. Quando dois orbitais atômicos se combinam para formar orbitais moleculares, eles podem se combinar de duas maneiras principais:
  1. Orbital Ligante ( ou ): É formado pela combinação construtiva dos orbitais atômicos. Isso significa que as ondas dos elétrons se somam, aumentando a densidade eletrônica entre os núcleos dos átomos. Essa maior densidade entre os núcleos estabiliza a molécula, reduzindo sua energia.
  2. Orbital Antiligante ( ou ): É formado pela combinação destrutiva dos orbitais atômicos. Aqui, as ondas dos elétrons se cancelam parcialmente, diminuindo a densidade eletrônica entre os núcleos. Isso cria uma região de menor densidade eletrônica entre os núcleos, aumentando a energia da molécula.

Passo 4

Por fim, por que o orbital molecular do tem energia mais baixa que o elétron em um átomo de hidrogênio? Quando dois átomos de hidrogênio se aproximam para formar a molécula , seus orbitais atômicos 1s se combinam para formar um orbital molecular ligante ( ). Essa combinação construtiva aumenta a densidade eletrônica entre os dois núcleos de hidrogênio, criando uma ligação estável.
Como resultado dessa ligação, os elétrons no orbital ligante têm uma energia mais baixa do que os elétrons nos orbitais atômicos separados. Isso acontece porque a maior densidade eletrônica entre os núcleos atrai os prótons mais fortemente, estabilizando a molécula e reduzindo sua energia total em comparação com os átomos isolados.

Resposta

Os orbitais atômicos e moleculares ambos descrevem regiões onde os elétrons são provavelmente encontrados, mas os primeiros pertencem a átomos isolados enquanto os segundos são formados pela combinação de orbitais atômicos em uma molécula. Orbitais moleculares ligantes são formados pela combinação construtiva dos orbitais atômicos, aumentando a densidade eletrônica entre os núcleos e estabilizando a molécula. Já os orbitais antiligantes resultam da combinação destrutiva, diminuindo a densidade eletrônica entre os núcleos e aumentando a energia. No caso da molécula , o orbital molecular ligante tem energia mais baixa porque a combinação dos orbitais atômicos 1s resulta em maior estabilidade e menor energia em comparação com o elétron em um átomo de hidrogênio isolado.

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