Usando a teoria do Orbital Molecular para as espécies
Coloque as espécies em ordem crescente de estabilidade
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede pra gente colocar, em ordem crescente de estabilidade, as espécies $ \mathrm{H}{2}^{+} $, $ \mathrm{H}{2}^{-} $, $ \mathrm{CN}^{-} $ e $ \mathrm{CN}^{+} $ usando a teoria do Orbital Molecular. Isso significa que vamos usar conceitos de química molecular para entender quais dessas espécies são mais estáveis umas em relação às outras.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar rapidinho o que é a teoria do Orbital Molecular (MO Theory). Basicamente, essa teoria descreve como os átomos se combinam para formar moléculas através da combinação dos seus orbitais atômicos para formar orbitais moleculares, que podem ser ligados (mais estáveis) ou anti-ligados (menos estáveis).
Passo 3
Agora, vamos analisar cada uma das espécies:
-
$ \mathrm{H}_{2}^{+} $:
- Essa espécie tem dois átomos de hidrogênio e um elétron.
- No MO Theory, esse elétron ocupa o orbital molecular ligante.
- Como tem menos elétrons, a estabilidade é menor comparada a $ \mathrm{H}_{2} $ neutro.
-
$ \mathrm{H}_{2}^{-} $:
- Duas prótons e três elétrons.
- O terceiro elétron vai ocupar o orbital molecular anti-ligante.
- Isso diminui a estabilidade, tornando-o menos estável que $ \mathrm{H}_{2} $.
-
$ \mathrm{CN}^{-} $:
- Cianeto com carga negativa.
- Possui mais elétrons, que ocupam orbitais ligados, aumentando a estabilidade.
-
$ \mathrm{CN}^{+} $:
- Cianeto com carga positiva.
- Menos elétrons em relação ao neutro, o que pode reduzir a estabilidade em comparação ao $ \mathrm{CN}^{-} $.
Passo 4
Comparando as espécies de hidrogênio com as de cianeto, percebemos que as moléculas de hidrogênio com mais elétrons anti-ligantes são menos estáveis. Já as espécies de cianeto com mais elétrons em orbitais ligados são mais estáveis.
Passo 5
Então, organizando de menos estável para mais estável:
- $ \mathrm{H}_{2}^{-} $ - Menos estável por ter elétrons nos orbitais anti-ligantes.
- $ \mathrm{H}{2}^{+} $ - Mais estável que $ \mathrm{H}{2}^{-} $ mas menos que as espécies de cianeto.
- $ \mathrm{CN}^{+} $ - Mais estável que as espécies de hidrogênio, mas menos que $ \mathrm{CN}^{-} $.
- $ \mathrm{CN}^{-} $ - Mais estável por ter mais elétrons em orbitais ligados.
Resposta
A ordem crescente de estabilidade é:
$ \mathrm{H}{2}^{-} $ < $ \mathrm{H}{2}^{+} $ < $ \mathrm{CN}^{+} $ < $ \mathrm{CN}^{-} $.