2.22 Quando o acetileno (etino) é colocado em uma solução de cloreto de cobre(I), forma-se um precipitado vermelho de acetileto de cobre,
. Esse é um teste comum para se verificar a presença de acetileno. Descreva a ligação no íon
em termos da teoria de orbitais moleculares e compare a ordem de ligação com a do
.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas claras:
- Descrever a ligação no íon
em termos da teoria de orbitais moleculares (MO). - Comparar a ordem de ligação de
com a de .
Informações que temos/assumimos:
- Vamos usar o diagrama de orbitais moleculares construído a partir dos orbitais atômicos
e dos carbonos. - Precisamos saber quantos elétrons entram no preenchimento das MOs para
e para .
Passo 2
Conceitos básicos de teoria de orbitais moleculares (vai ser rapidinho e prático):
- Quando dois átomos se aproximam, seus orbitais atômicos (AOs) combinam formando orbitais moleculares (MOs) que são espalhados por toda a molécula.
- Para os orbitais de valência dos átomos de carbono consideramos os
e os . Os MOs relevantes (ordem de energia, para B , C , N ) são:
- Observação importante: nessa família (B, C, N) ocorre mistura
que faz com que as fiquem abaixo da . Em O /F a ordem é diferente, mas aqui (C ) usamos a ordem acima. - Fórmula prática para ordem de ligação:
Vou usar essa fórmula passo a passo.
Passo 3
Contagem de elétrons e preenchimento para
(neutro):
- Cada carbono tem configuração
. Ignoramos os (são elétrons de núcleo que não alteram a ordem de ligação efetiva entre os valentes). - Elétrons de valência por átomo:
. Para a molécula total de valência: elétrons. - Preenchendo as MOs na ordem indicada:
-
recebe elétrons. -
recebe elétrons. -
e recebem no total elétrons (2 em cada orbital emparelhados). - A
fica vazia para .
-
- Agora aplicamos a fórmula da ordem de ligação:
- Elétrons em MOs ligantes:
mais → total . - Elétrons em MOs antiligantes:
.
- Elétrons em MOs ligantes:
- Interpretação qualitativa: a ligação em
é, segundo MO, essencialmente constituída por duas ligações (dupla: duas ), porque a formada pelos orbitais está vazia. Isso explica por que não há elétrons desemparelhados (C é diamagnético) e por que a ordem de ligação é .
Passo 4
Preenchimento e ligação em
:
- O íon
tem dois elétrons a mais que . Assim, número de elétrons de valência total = . - Preenchendo as MOs na mesma ordem:
-
: 2 elétrons. -
: 2 elétrons. -
: 4 elétrons (2 em cada). -
: agora recebe os 2 elétrons extras (fica preenchida com 2).
-
- Contagem para a ordem de ligação:
- Elétrons em MOs ligantes:
+ + = . - Elétrons em MOs antiligantes:
.
- Elétrons em MOs ligantes:
- Interpretação qualitativa: agora temos uma ligação tripla: uma
mais duas — ou seja, a composição é a clássica de uma tripla ligação (uma sigma axial + duas pi laterais). Todos os orbitais ocupados estão emparelhados, então também é diamagnético.
Passo 5
Resumo físico-químico e consequências (pra você memorizar para a prova):
-
: ordem de ligação . Ligação formada principalmente por duas (a está vazia). -
: ordem de ligação . Ligação tripla formada por + duas . - Consequências práticas:
tem ligação mais forte e mais curta do que . A ocupação completa das MOs ligantes no íon explica sua estabilidade relativa em sais (como os acetiletos metálicos) e o caráter de ligação tripla típico do grupo .
Resposta
A ordem de ligação de
é
.
A ordem de ligação de é
.
A ordem de ligação de