Usando a Teoria do Orbital Molecular (TOM), explique por que as seguintes moléculas: He2, Be2, e Ne2, não existem na natureza.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre por que as moléculas He2, Be2 e Ne2 não existem na natureza usando a Teoria do Orbital Molecular (TOM). A gente vai precisar entender como os orbitais moleculares se formam, calcular a ordem de ligação e ver se essas moléculas são estáveis ou não.

Passo 2

Primeiro, vamos revisar rapidinho o que é a Teoria do Orbital Molecular (TOM). Basicamente, essa teoria explica como os átomos se combinam para formar moléculas ao combinar seus orbitais atômicos para formar novos orbitais chamados orbitais moleculares. Esses orbitais podem ser de ligação (mais estáveis) ou anti-ligação (menos estáveis).

Passo 3

Agora, precisamos entender a ordem de ligação, que nos ajuda a saber se uma molécula é estável. A ordem de ligação é calculada pela diferença entre o número de elétrons nos orbitais de ligação e nos orbitais anti-ligação, dividida por dois. A fórmula é:
Ordem de Ligação = Elétrons em Orbitais de Ligação - Elétrons em Orbitais Anti-ligação2 çãéçãéçã
Se a ordem de ligação for positiva, a molécula é estável. Se for zero ou negativa, ela não é estável e, por isso, não existe na natureza.

Passo 4

Vamos aplicar isso nas moléculas He2, Be2 e Ne2. Primeiro, precisamos saber quantos elétrons cada uma delas tem:
  • He2: Cada hélio tem 2 elétrons, então no total são 4 elétrons.
  • Be2: Cada berílio tem 4 elétrons, então no total são 8 elétrons.
  • Ne2: Cada néon tem 10 elétrons, então no total são 20 elétrons.

Passo 5

Agora, vamos construir os diagramas de orbitais moleculares para cada uma dessas moléculas e distribuir os elétrons nos orbitais de ligação e anti-ligação.

Para He2:

  • Orbitais de Ligação: sigma1s
  • Orbitais Anti-ligação: sigma1s^*
Total de elétrons: 4
  • 2 elétrons na sigma1s
  • 2 elétrons na sigma1s^*
Ordem de ligação:
2 - 22 = 0
Como a ordem de ligação é 0, He2 não é estável.

Para Be2:

  • Orbitais de Ligação: sigma1s
  • Orbitais Anti-ligação: sigma1s^*, sigma2s^*
Total de elétrons: 8
  • 2 elétrons na sigma1s
  • 2 elétrons na sigma1s^*
  • 2 elétrons na sigma2s
  • 2 elétrons na sigma2s^*
Ordem de ligação:
4 - 42 = 0
Novamente, a ordem de ligação é 0, então Be2 também não é estável.

Para Ne2:

  • Orbitais de Ligação: sigma1s, sigma2s, sigma2p
  • Orbitais Anti-ligação: sigma1s^*, sigma2s^*, sigma2p^*
Total de elétrons: 20
  • 2 elétrons na sigma1s
  • 2 elétrons na sigma1s^*
  • 2 elétrons na sigma2s
  • 2 elétrons na sigma2s^*
  • 6 elétrons na sigma2p
  • 6 elétrons na sigma2p^*
Ordem de ligação:
10 - 102 = 0
Mais uma vez, a ordem de ligação é 0, indicando que Ne2 não é estável.

Resposta

Por meio da Teoria do Orbital Molecular, verificamos que as moléculas He2, Be2 e Ne2 têm ordem de ligação igual a zero. Isso significa que elas não são estáveis e, portanto, não existem na natureza.

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