Quais são as similaridades e as diferenças entre orbitais atômicos e orbitais moleculares? Por que o orbital molecular ligante em
está com energia mais baixa do que o elétron em um átomo de hidrogênio? Quantos elétrons podem ser colocados dentro de cada OM de uma molécula?
Passo 1
Então, vamos lá! A questão que você me passou tem três partes: primeiro, comparar orbitais atômicos com orbitais moleculares, depois entender por que o orbital molecular ligante na molécula de
tem energia mais baixa que o elétron num átomo de hidrogênio, e por fim, descobrir quantos elétrons cabem em cada orbital molecular (OM) de uma molécula. Vamos precisar saber um pouco sobre orbitais atômicos e moleculares, além de conceitos de energia e regras de preenchimento de elétrons.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre as similaridades e diferenças entre orbitais atômicos e moleculares. Orbitais atômicos são regiões ao redor de um átomo onde os elétrons têm maior probabilidade de estar. Já os orbitais moleculares são formados quando esses orbitais atômicos se combinam para formar orbitais que pertencem à molécula toda.
Passo 3
Uma similaridade é que ambos descrevem onde os elétrons estão mais provavelmente encontrados. A grande diferença, porém, é que orbitais atômicos são para átomos isolados, enquanto orbitais moleculares descrevem elétrons em uma molécula inteira. Além disso, em orbitais moleculares, podemos ter orbitais ligantes e antiligantes, dependendo de como os orbitais atômicos se combinam.
Passo 4
Agora, por que o orbital molecular ligante em
tem energia mais baixa que o elétron em um átomo de hidrogênio? Quando dois átomos de hidrogênio se aproximam para formar
, seus orbitais atômicos se sobrepõem formando um orbital molecular ligante. Esse orbital ligante tem menor energia porque os elétrons estão mais estabilizados, ou seja, eles são compartilhados entre os dois núcleos de hidrogênio, mantendo a molécula unida.
Passo 5
Quanto aos elétrons que podem ser colocados em cada OM, a regra que seguimos é a regra de preenchimento de orbitais, que diz que cada orbital molecular pode acomodar até dois elétrons com spins opostos. Isso está de acordo com o princípio de exclusão de Pauli, que afirma que dois elétrons no mesmo orbital não podem ter o mesmo spin.
Resposta
Orbitais atômicos e moleculares ambos descrevem onde os elétrons estão mais provavelmente encontrados, mas os primeiros são para átomos isolados e os segundos para moléculas inteiras, podendo formar orbitais ligantes e antiligantes. O orbital molecular ligante em
tem energia mais baixa que o elétron em um átomo de hidrogênio porque os elétrons estão mais estabilizados ao serem compartilhados entre os dois núcleos. Cada orbital molecular pode acomodar até dois elétrons com spins opostos.
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b)