Usando a teoria do Orbital Molecular para as espécies
llll H2^+ ; & H2^- ; CN^- ; & CN^+
Deduza o número de ligações e se a espécie é estável;

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado pede para usar a teoria do Orbital Molecular para analisar as espécies H2^+, H2^-, CN^- e CN^+. A gente vai descobrir quantas ligações cada uma tem e se elas são estáveis. Para isso, vamos precisar entender conceitos básicos de orbitais moleculares e como calcular a ordem de ligação.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é a ordem de ligação. Na teoria do Orbital Molecular, a ordem de ligação é dada pela diferença entre o número de elétrons nos orbitais ligantes e nos antiligantes, dividida por dois:
Ordem de ligação = (Elétrons nos orbitais ligantes) - (Elétrons nos orbitais antiligantes)2 çãéé
A ordem de ligação nos dá uma ideia de quão forte é a ligação: quanto maior, mais estável é a molécula.

Passo 3

Vamos começar com H2^+. Esse íon tem dois átomos de hidrogênio e um elétron a menos comparado ao H2 neutro.
  • Número de elétrons: 1
  • Distribuição nos orbitais: O único elétron ocupa o orbital ligante sigma1s.
  • Ordem de ligação: 1 - 02 = 0,5
Então, H2^+ tem uma ordem de ligação de 0,5, indicando que há meio vínculo e que a molécula é menos estável que o H2 neutro.

Passo 4

Agora, vamos para H2^-. Esse íon tem dois átomos de hidrogênio e um elétron a mais comparado ao H2 neutro.
  • Número de elétrons: 3
  • Distribuição nos orbitais: Dois elétrons no orbital ligante sigma1s e um elétron no orbital antiligante sigma1s^*.
  • Ordem de ligação: 2 - 12 = 0,5
H2^- também tem uma ordem de ligação de 0,5. Assim como o H2^+, é menos estável que o H2 neutro.

Passo 5

Vamos passar para CN^-. O íon cianeto possui 13 elétrons no total (C tem 6, N tem 7, e o sinal negativo adiciona mais um).
  • Número de elétrons: 14
  • Distribuição nos orbitais:
    • Orbitais ligantes: sigma2s, sigma2p, pi2p
    • Orbitais antiligantes: sigma2s^*, sigma2p^*, pi2p^*
  • Ordem de ligação: Vamos calcular:
    Ordem de ligação = 10 - 42 = 3 çã
CN^- tem uma ordem de ligação de 3, indicando uma tripla ligação e alta estabilidade.

Passo 6

Finalmente, vamos analisar CN^+. Esse íon cianeto possui 12 elétrons no total (C tem 6, N tem 7, e o sinal positivo remove um).
  • Número de elétrons: 12
  • Distribuição nos orbitais:
    • Orbitais ligantes: sigma2s, sigma2p, pi2p
    • Orbitais antiligantes: sigma2s^*, sigma2p^*, pi2p^*
  • Ordem de ligação: Vamos calcular:
    Ordem de ligação = 10 - 22 = 4 çã
CN^+ tem uma ordem de ligação de 4, o que sugere uma ligação muito forte e alta estabilidade.

Resposta

H2^+ e H2^- possuem meia ligação cada e são menos estáveis que o H2 neutro. Já CN^- tem uma ordem de ligação de 3, indicando uma tripla ligação e boa estabilidade, enquanto CN^+ possui uma ordem de ligação de 4, mostrando uma ligação ainda mais forte e alta estabilidade.

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