O comprimento da ligação da molécula CF é 1,29 \AA, enquanto para o íon molecular CF { }^{+}é 1,17 Å. Explique esta diferença nos comprimentos de ligação utilizando o diagrama de orbitais moleculares. Discuta o caráter magnético de ambas as espécies.

Passo 1

O enunciado pede para usar o diagrama de orbitais moleculares (OM) das espécies CF e CF ^+ para explicar por que a ligação em CF ^+ ( 1,17\\ \text{\AA}) é mais curta que em CF ( 1,29\\ \text{\AA}) e discutir o caráter magnético de ambas. O conteúdo envolvido é o método de orbitais moleculares em diatômicos heteronucleares, contagem de elétrons de valência, ordem de ligação e magnetismo.

Passo 2

Contagem de elétrons de valência:
– C tem 4 elétrons na camada 2s– 2p, F tem 7.
– CF neutro: 4 + 7 = 11 elétrons de valência.
– CF ^+: 11 - 1 = 10 elétrons de valência.

Passo 3

Ordem de energias dos orbitais moleculares (semelhante a CO, já que a diferença de eletronegatividade reduz a mistura \sigma \pi):
\sigma_{2s} < \sigma^*_{2s} < \sigma_{2p_z} < \pi_{2p_x} = \pi_{2p_y} < \pi^*_{2p_x} = \pi^*_{2p_y} < \sigma^*_{2p_z}

Passo 4

Preenchimento e ordem de ligação em CF ( 11 elétrons):
\sigma_{2s}(2),\,\sigma^*_{2s}(2) \to restam 7 elétrons
\sigma_{2p_z}(2) \to restam 5 elétrons
\pi_{2p_x}(2) e \pi_{2p_y}(2) \to restam 1 elétron
– esse 1 elétron ocupa \pi^*_{2p} (nível mais baixo entre antibondings), ficando desemparelhado.
Número de elétrons ligantes =2+2+4=8.
Número de elétrons antiligantes =2+1=3.
Ordem de ligação
\text{b.o.} = \frac{8 - 3}{2} = 2{,}5.
Como há 1 elétron desemparelhado em \pi^*_{2p}, CF é paramagnético.

Passo 5

Preenchimento e ordem de ligação em CF ^+ ( 10 elétrons):
\sigma_{2s}(2),\,\sigma^*_{2s}(2) \to restam 6 elétrons
\sigma_{2p_z}(2) \to restam 4 elétrons
\pi_{2p_x}(2) e \pi_{2p_y}(2) \to restam 0 elétrons
Não há elétrons em orbitais antíligantes \pi^* ou \sigma^*_{2p}.
Número de elétrons ligantes =2+2+4=8.
Número de elétrons antiligantes =2 (apenas \sigma^*_{2s}).
Ordem de ligação
\text{b.o.} = \frac{8 - 2}{2} = 3.
Todos os elétrons estão pareados, logo CF ^+ é diamagnético.

Passo 6

Comparação e ligação mais curta:
– CF tem ordem de ligação 2{,}5 \to ligação mais fraca e mais longa ( 1,29\\ \text{\AA})
– CF ^+ tem ordem de ligação 3 \to ligação mais forte e mais curta ( 1,17\\ \text{\AA})
A remoção de um elétron antíligante eleva a ordem de ligação, encurtando a distância interatômica.

Resposta

CF possui ordem de ligação 2,5, é paramagnético e comprimento de ligação 1,29\\ \text{\AA}.
CF ^+ possui ordem de ligação 3, é diamagnético e comprimento de ligação 1,17\\ \text{\AA}.

Exercícios relacionados