Usando a teoria do orbital molecular para as seguintes espécies:
(a) prediga a estrutura eletrônica, o número de ligação, o
de elétrons não pareados.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para usarmos a teoria do orbital molecular para quatro espécies químicas:
,
,
e
. Nosso objetivo é prever a estrutura eletrônica, o número de ligações e o número de elétrons não pareados para cada uma delas. Para isso, vamos precisar entender como os orbitais moleculares são formados quando os átomos se ligam e como os elétrons se distribuem nesses orbitais.
Passo 2
Vamos começar com a molécula
(díboro).
-
Estrutura Eletrônica:
- O boro tem 5 elétrons de valência. Em
, temos 2 átomos de boro, totalizando 10 elétrons de valência. - Distribuímos esses elétrons nos orbitais moleculares seguindo a ordem de energia:
, , , , etc. - A configuração eletrônica fica:
.
- O boro tem 5 elétrons de valência. Em
-
Número de Ligações:
- Calculamos a ordem de ligação usando a fórmula:
Aqui, ligantes = 2 + 4 + 2 = 8 elétrons; antiligantes = 2 elétrons. Então: Isso sugere uma ligação tripla, mas na realidade, tem uma ordem de ligação de 1 devido à presença de elétrons não pareados.
- Calculamos a ordem de ligação usando a fórmula:
-
Elétrons Não Pareados:
- Observamos que na configuração eletrônica há 2 elétrons não pareados nos orbitais
.
- Observamos que na configuração eletrônica há 2 elétrons não pareados nos orbitais
Passo 3
Agora, vamos para a molécula
(óxido nítrico).
-
Estrutura Eletrônica:
- Nitrogênio tem 5 elétrons de valência e oxigênio tem 6, totalizando 11 elétrons.
- A configuração eletrônica envolve orbitais ligantes e antiligantes, sendo que há um elétron não pareado devido ao número ímpar de elétrons.
-
Número de Ligações:
- Usamos a fórmula da ordem de ligação:
Isso indica uma ligação tripla.
- Usamos a fórmula da ordem de ligação:
-
Elétrons Não Pareados:
- Há 1 elétron não pareado na molécula de
.
- Há 1 elétron não pareado na molécula de
Passo 4
Vamos agora para o íon
(cianeto).
-
Estrutura Eletrônica:
- Carbono tem 4 elétrons de valência e nitrogênio tem 5, totalizando 9 elétrons. Com a carga negativa, somamos mais 1, totalizando 10 elétrons.
- Distribuímos esses elétrons nos orbitais moleculares.
-
Número de Ligações:
- Calculando a ordem de ligação:
No entanto, na realidade, tem uma ordem de ligação de 3, correspondendo a uma ligação tripla estável.
- Calculando a ordem de ligação:
-
Elétrons Não Pareados:
- Não há elétrons não pareados no íon
.
- Não há elétrons não pareados no íon
Passo 5
Por último, vamos analisar o íon
(fluoretioxido).
-
Estrutura Eletrônica:
- Oxigênio tem 6 elétrons de valência e flúor tem 7, totalizando 13 elétrons. Com a carga positiva, removemos 1 elétron, totalizando 12 elétrons.
- Distribuímos esses elétrons nos orbitais moleculares.
-
Número de Ligações:
- Calculando a ordem de ligação:
Isso sugere uma ligação dupla efetiva na molécula.
- Calculando a ordem de ligação:
-
Elétrons Não Pareados:
- Há 2 elétrons não pareados no íon
.
- Há 2 elétrons não pareados no íon
Resposta
-
: - Estrutura Eletrônica:
- Número de Ligações: 1
- Elétrons Não Pareados: 2
- Estrutura Eletrônica:
-
: - Estrutura Eletrônica: Distribuição com 11 elétrons
- Número de Ligações: 2.5 (ligação mista/tripla com ressonância)
- Elétrons Não Pareados: 1
-
: - Estrutura Eletrônica: Distribuição com 10 elétrons
- Número de Ligações: 3
- Elétrons Não Pareados: 0
-
: - Estrutura Eletrônica: Distribuição com 12 elétrons
- Número de Ligações: 2
- Elétrons Não Pareados: 2