De acordo com as características dos átomos da tabela periódica:
b) Construa esboço do diagrama de energia para as ligações
e
. Sabendo que o nitrogênio apresenta orbitais atômicos com energias superiores aos do oxigênio.
b) Construa esboço do diagrama de energia para as ligações
Passo 1
Beleza, o exercício pede pra gente desenhar, no esquema de teoria de orbitais moleculares (MO), os níveis de energia para Cl₂ (que é homonuclear) e para uma ligação heteronuclear N–O. O que vamos usar?
- Conceito de combinação de orbitais atômicos (OA) para formar orbitais moleculares: orbitais com mesma simetria e energia parecida se combinam.
- Em diatômicos homonucleares (Cl₂), as energias iniciais dos OA dos dois átomos são iguais; em heteronucleares (N–O), como N tem OA de energia maior que O, os níveis ficam “deslocados”.
- Para p–p: surge um σ (pela sobreposição cabeça-cabeça) e dois π (pela sobreposição lateral), mais seus correspondentes defasados (antibonding σ* e π*).
Passo 2
Desenhando o diagrama de Cl₂
- Partimos dos OA 3p de cada Cl: eles estão todos no mesmo nível de energia.
- Combinações possíveis (mantendo número de orbitais):
- 1 σ(3p<sub>z</sub>) de ligação (baixo) + 1 σ*(3p<sub>z</sub>) de anti-lig. (alto)
- 2 π(3p<sub>x</sub>,3p<sub>y</sub>) de ligação (degenerados) + 2 π*(3p<sub>x</sub>,3p<sub>y</sub>) de anti-lig. (degenerados)
- Ordem típica em diatômicos do 3º período (sem muito mix s-p) é:
ligação σ(3p<sub>z</sub>) < ligação π(3p<sub>x,y</sub>) < antibonding π*(3p<sub>x,y</sub>) < antibonding σ*(3p<sub>z</sub>) - Cada Flinha abaixo é um orbital; as flechas são elétrons (Cl tem 7 elétrons nos 3p, total 14 para Cl₂).
Esboço (só p-orbitais):
Passo 3
Desenhando o diagrama de N–O
- Agora N e O têm 2p com energias diferentes: E(2p_N) > E(2p_O).
- Quando combinam, formam MOs descoladas: o σ(2p<sub>z</sub>) e π(2p<sub>x,y</sub>) de ligação ficam mais perto da energia de O (mais estabilizados), e os σ*, π* mais perto de N (mais desestabilizados).
- Mantém-se a mesma ordem relativa entre σ e π que em O₂ (σ(2p) < π(2p) para as ligantes).
Esboço (só p-orbitais):
Resposta
– Para Cl₂: MOs simétricas com σ(3p_z) mais estável, depois π(3p_x,y), depois π*(3p_x,y) e por fim σ*(3p_z), pois os OA 3p dos dois Cl estão emparelhados.
– Para N–O: mesmos tipos de MO (σ e π ligantes e antibondantes), mas deslocados em energia: as ligantes aproximam‐se mais da energia do 2p do O (mais baixo) e as antibondantes mais da energia do 2p do N (mais alto).
– Para N–O: mesmos tipos de MO (σ e π ligantes e antibondantes), mas deslocados em energia: as ligantes aproximam‐se mais da energia do 2p do O (mais baixo) e as antibondantes mais da energia do 2p do N (mais alto).