Desenhe o diagrama de energia para o
e calcule a ordem de ligação para as moléculas de
e
.
Passo 1
Beleza, então o que o exercício pede é:
- Desenhar o diagrama de níveis de energia dos orbitais moleculares do N₂.
- Calcular a ordem de ligação (bond order) para N₂, N₂⁺ e N₂⁻.
Conteúdo: vamos usar Teoria dos Orbitais Moleculares (TOM), que ensina a combinar orbitais atômicos (AO) de cada átomo para formar orbitais moleculares (OM), classificados em ligantes (bonding) e antiligantes (antibonding).
O que precisamos:
O que precisamos:
- Saber a ordem energética dos OM para N₂ (até 1ª linha da tabela).
- Saber preencher elétrons nos OM.
- Saber calcular bond order pela fórmula
Passo 2
Teoria e diagrama de energia do N₂:
- Cada N tem 7 elétrons, então N₂ tem 14 elétrons no total.
- A ordem de níveis para N₂ (até o 2p) é, de baixo para cima:
σ₁s (2e)
σ₁s* (2e)
σ₂s (2e)
σ₂s* (2e)
π₂p (degenerado em x e y, 4e)
σ₂p (2e)
π₂p* (degenerado, 0e inicialmente)
σ₂p* (0e inicialmente)
Em “desenho” simples:
energia ↑
σ₂p*
π₂p*
σ₂p ← ocupa os últimos 2 elétrons de ligação
π₂p
σ₂s*
σ₂s
σ₁s*
σ₁s
energia ↓
energia ↑
σ₂p*
π₂p*
σ₂p ← ocupa os últimos 2 elétrons de ligação
π₂p
σ₂s*
σ₂s
σ₁s*
σ₁s
energia ↓
Agora preenchemos os 14 elétrons de baixo pra cima, obedecendo Pauli e Hund:
- σ₁s: 2 (ligante)
- σ₁s*: 2 (antiligante)
- σ₂s: 2
- σ₂s*: 2
- π₂p(x,y): 4
- σ₂p: 2
Total: 14 elétrons.
Passo 3
Cálculo da ordem de ligação para N₂:
- Elétrons em orbitais ligantes:
σ₁s (2) + σ₂s (2) + π₂p (4) + σ₂p (2) = 10 - Elétrons em orbitais antiligantes:
σ₁s* (2) + σ₂s* (2) + π₂p* (0) + σ₂p* (0) = 4 - Bond order:
Passo 4
Cálculo para N₂⁺ (13 elétrons):
- Tiramos 1 elétron do orbital de maior energia ocupado, que é o σ₂p.
- Agora em ligantes: 10 − 1 = 9
- Em antiligantes: continua 4
- Bond order:
Passo 5
Cálculo para N₂⁻ (15 elétrons):
- Adicionamos 1 elétron no próximo orbital vazio de menor energia, que é π₂p*.
- Ligantes continuam com 10 elétrons.
- Antiligantes passam a 4 + 1 = 5 elétrons.
- Bond order:
Resposta
Ordem de ligação:
• N₂ → 3
• N₂⁺ → 2,5
• N₂⁻ → 2,5
• N₂ → 3
• N₂⁺ → 2,5
• N₂⁻ → 2,5