Usando a teoria do orbital molecular para as seguintes espécies:
(b) coloque as espécies em ordem crescente de estabilidade e preveja suas propriedades magnéticas.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para usarmos a teoria do orbital molecular para as espécies
,
,
e
. Nosso objetivo é colocar essas espécies em ordem crescente de estabilidade e prever suas propriedades magnéticas. Para isso, vamos precisar entender como os elétrons estão distribuídos nos orbitais moleculares de cada espécie, calcular o ordem de ligação e identificar se há elétrons desemparelhados que indicam propriedades magnéticas.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o básico da teoria do orbital molecular (TOM). Nessa teoria, os orbitais atômicos dos átomos se combinam para formar orbitais moleculares, que são espalhados por toda a molécula. Os elétrons nesses orbitais determinam a estabilidade da molécula (quanto maior a ordem de ligação, mais estável) e suas propriedades magnéticas (presença de elétrons desemparelhados faz a molécula ser paramagnética, caso contrário, é diamagnética).
A ordem de ligação é calculada pela fórmula:
Passo 3
Vamos analisar cada espécie:
- Distribuição eletrônica: Cada átomo de boro tem 5 elétrons, então
tem 10 elétrons no total. - Orbitais moleculares: Para moléculas diatômicas de segunda linha como
, a ordem dos orbitais é . - Preenchimento dos elétrons:
-
: 2 elétrons -
: 2 elétrons -
: 4 elétrons -
: 2 elétrons
-
- Cálculo da ordem de ligação:
- Propriedades magnéticas: Todos os elétrons estão emparelhados, então é diamagética.
Passo 4
- Distribuição eletrônica: N tem 7 elétrons e O tem 8, totalizando 15 elétrons. Mas como é uma molécula, ajustamos para a estrutura específica de
. - Orbitais moleculares: Para moléculas heteronucleares como
, a energia dos orbitais pode variar, mas vamos considerar uma ordem similar. - Preenchimento dos elétrons:
-
: 2 elétrons -
: 2 elétrons -
: 4 elétrons -
: 2 elétrons -
: 5 elétrons
-
- Cálculo da ordem de ligação:
- Propriedades magnéticas: Há um elétron desemparelhado, então é paramagnética.
Passo 5
- Distribuição eletrônica: C tem 6 elétrons, N tem 7, e o íon extra dá 1, totalizando 14 elétrons.
- Orbitais moleculares:
-
: 2 elétrons -
: 2 elétrons -
: 4 elétrons -
: 2 elétrons -
: 4 elétrons
-
- Cálculo da ordem de ligação:
- Propriedades magnéticas: Todos os elétrons estão emparelhados, então é diamagética.
Passo 6
- Distribuição eletrônica: O tem 8 elétrons, F tem 9, e o íon positivo remove 1, totalizando 16 elétrons.
- Orbitais moleculares:
-
: 2 elétrons -
: 2 elétrons -
: 4 elétrons -
: 2 elétrons -
: 6 elétrons
-
- Cálculo da ordem de ligação:
Atenção: Uma ordem de ligação de 0 indica que a molécula não é estável. - Propriedades magnéticas: Todos os elétrons estão emparelhados, mas como a ordem de ligação é 0, a molécula não é estável.
Resposta
Organizando as espécies em ordem crescente de estabilidade:
Propriedades magnéticas:
-
: Não estável. -
: Paramagnética (1 elétron desemparelhado). -
: Diamagnética. -
: Diamagnética.