Usando a teoria do orbital molecular para as moléculas B2 e He2 ^+;
Preveja as propriedades magnéticas.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício que pede para usar a teoria do orbital molecular para as moléculas B2 e He2^+ e, com isso, prever as propriedades magnéticas delas. A matéria envolve conceitos de química quântica, especificamente a teoria do orbital molecular, e a gente vai precisar entender como os elétrons se distribuem nos orbitais das moléculas para ver se elas são paramagnéticas ou diamagnéticas.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a teoria do orbital molecular nos ajuda a entender como os orbitais atômicos dos átomos se combinam para formar orbitais moleculares quando os átomos se juntam para formar uma molécula. Esses orbitais moleculares podem ser ligados (baixa energia) ou antiligados (alta energia).
Para prever as propriedades magnéticas, precisamos contar o número de elétrons não pareados na molécula. Se houver elétrons não pareados, a molécula será paramagnética (atrai-se por campos magnéticos). Se todos os elétrons estiverem pareados, será diamagnética (não se atrai por campos magnéticos).
Vamos começar com B2.

Passo 3

O boro ( B) tem 5 elétrons de valência. Como são duas átomas de boro na molécula B2, temos um total de 10 elétrons de valência para distribuir nos orbitais moleculares.
A ordem dos orbitais moleculares para moléculas diatômicas do segundo período (como B, C, N, O, F) segue a sequência: sigma2s, sigma^*2s, pi2p, sigma2p, pi^*2p, sigma^*2p.
Vamos distribuir os 10 elétrons:
  • sigma2s: 2 elétrons
  • sigma^*2s: 2 elétrons
  • pi2p: 4 elétrons (2 orbitais, 2 elétrons cada)
  • sigma2p: 2 elétrons
Total de elétrons: 2 + 2 + 4 + 2 = 10. Todos os elétrons estão pareados, então B2 seria diamagnético. Mas na realidade, B2 tem dois elétrons não pareados, então é paramagnético. Isso acontece porque a ordem dos orbitais pode variar um pouco, e para B2, os orbitais pi2p são preenchidos com dois elétrons não pareados antes de preencher o sigma2p.

Passo 4

Agora, vamos para He2^+. Cada átomo de hélio ( He) tem 2 elétrons de valência. Como são dois átomos de hélio e o íon tem uma carga +1, temos um total de 3 elétrons de valência para distribuir nos orbitais moleculares.
A ordem dos orbitais para Hélio vai ser a mesma: sigma1s, sigma^*1s.
Vamos distribuir os 3 elétrons:
  • sigma1s: 2 elétrons (pareados)
  • sigma^*1s: 1 elétron (não pareado)
Temos um elétron não pareado, então He2^+ é paramagnético.

Resposta

A molécula B2 é paramagnética por possuir elétrons não pareados, e o íon He2^+ também é paramagnético devido à presença de um elétron não pareado.

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