Usando a teoria de orbitais moleculares prediga quais das seguintes moléculas diatômicas serão estáveis:
a)
a)
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. A gente precisa usar a teoria de orbitais moleculares para prever quais das moléculas diatômicas abaixo são estáveis:
A teoria de orbitais moleculares ajuda a explicar como os elétrons se distribuem nos orbitais das moléculas e, a partir disso, a gente consegue saber se a molécula é estável ou não. Para resolver isso, vamos calcular a ordem de ligação de cada molécula. A ordem de ligação nos dá uma ideia de quão forte é a ligação entre os átomos; valores positivos indicam estabilidade.
Passo 2
Primeiro, é importante lembrar como montar o diagrama de orbitais moleculares para as moléculas diatômicas. Vamos considerar que os átomos têm orbitais atômicos que se combinam para formar orbitais moleculares. Para moléculas como N2, O2 e F2, seguimos uma sequência específica de preenchimento dos orbitais.
Passo 3
Vamos recapitulando a ordem dos energias dos orbitais moleculares para segundo período:
-
-
-
-
-
-
e -
e -
Aqui,
e
indicam tipos de orbitais, e o asterisco (*) indica orbitais anti-ligantes.
Passo 4
Agora, vamos calcular a ordem de ligação usando a fórmula:
Uma ordem de ligação maior que zero indica que a molécula é estável.
Passo 5
Vamos começar com
:
- Nitrogênio (N) tem 7 elétrons, então
tem elétrons. - Distribuindo nos orbitais:
-
e : 2 elétrons cada (total 4) -
e : 2 elétrons cada (total 4) -
: 2 elétrons -
e : 4 elétrons -
e : 2 elétrons
-
- Ligantes:
, , , , = 2 + 2 + 2 + 4 = 10 - Anti-ligantes:
, , , = 2 + 2 + 2 = 6 - Ordem de Ligação:
Passo 6
Agora,
:
- Oxigênio (O) tem 8 elétrons, então
tem elétrons. - Distribuindo nos orbitais:
-
e : 2 elétrons cada (total 4) -
e : 2 elétrons cada (total 4) -
: 2 elétrons -
e : 4 elétrons -
e : 4 elétrons
-
- Ligantes: 10 elétrons
- Anti-ligantes: 8 elétrons
- Ordem de Ligação:
Passo 7
Por fim,
:
- Flúor (F) tem 9 elétrons, então
tem elétrons. - Distribuindo nos orbitais:
-
e : 2 elétrons cada (total 4) -
e : 2 elétrons cada (total 4) -
: 2 elétrons -
e : 4 elétrons -
e : 6 elétrons -
: 2 elétrons
-
- Ligantes: 10 elétrons
- Anti-ligantes: 10 elétrons
- Ordem de Ligação:
Resposta
Das moléculas analisadas, somente
e
possuem ordem de ligação positiva, indicando que são estáveis. Já
tem ordem de ligação zero, o que sugere que não é estável.