Determine as configurações eletrônicas do CN+, do CN e do CN -. Qual espécie tem a ligação C - N mais forte?

Passo 1

Então, o enunciado pede para a gente achar as configurações eletrônicas, na visão de Teoria de Orbitais Moleculares, de CN⁺, CN e CN⁻, e descobrir qual deles tem a ligação C–N mais forte.
Conteúdo: Teoria de Orbitais Moleculares (MOs) para diatômicos de 2ª linha e cálculo de ordem de ligação.
O que precisamos:
  1. Contar elétrons de valência de cada espécie.
  2. Saber a ordem de energias das MOs (até N₂ e isoeletrônicos).
  3. Preencher as MOs, calcular a ordem de ligação via
ordem de ligação = Nelétrons em MOs ligantes - Nelétrons em MOs antiligantes2 çãéé

Passo 2

Contando elétrons de valência (só 2s+2p de C e N):
  • C tem 4 e⁻, N tem 5 e⁻.
  • CN⁺: 4 + 5 − 1 = 8 elétrons de valência.
  • CN : 4 + 5 = 9 elétrons de valência.
  • CN⁻: 4 + 5 + 1 =10 elétrons de valência.

Passo 3

Ordem de energia das MOs (caso “até N₂” e isoeletrônicos):
σ₂s < σ₂s < π₂p (duas orbitais) < σ₂p < π₂p < σ*₂p.
Vamos preencher nessa sequência.

Passo 4

Preenchendo CN⁺ (8 e⁻):
  1. (σ₂s)² → sobra 6 e⁻
  2. (σ*₂s)² → sobra 4 e⁻
  3. (π₂p)⁴ → sobra 0 e⁻
    Configuração:
(sigma2s)^2;(sigma^*2s)^2;(pi2p)^4
– Ligantes: σ₂s (2) + π₂p (4) = 6
– Antiligantes: σ*₂s (2)
Ordem de ligação = (6 − 2)/2 = 2

Passo 5

Preenchendo CN (9 e⁻):
começamos igual a CN⁺ (8 e⁻) e sobra 1 elétron:
4. (σ₂p)¹
Configuração:
(sigma2s)^2;(sigma^*2s)^2;(pi2p)^4;(sigma2p)^1
– Ligantes: σ₂s (2)+π₂p (4)+σ₂p (1) = 7
– Antiligantes: σ*₂s (2)
Ordem de ligação = (7 − 2)/2 = 2{,}5

Passo 6

Preenchendo CN⁻ (10 e⁻):
segue CN (9 e⁻) e sobra mais 1 elétron:
5. (σ₂p)²
Configuração:
(sigma2s)^2;(sigma^*2s)^2;(pi2p)^4;(sigma2p)^2
– Ligantes: 2 + 4 + 2 = 8
– Antiligantes: 2
Ordem de ligação = (8 − 2)/2 = 3

Passo 7

Comparando ordens de ligação:
CN⁺ → 2
CN → 2{,}5
CN⁻ → 3
Quanto maior a ordem de ligação, mais forte é a ligação C–N.

Resposta

Configurações eletrônicas (MOs) e ordens de ligação:
  • CN⁺: (sigma2s)^2(sigma^*2s)^2(pi2p)^4, ordem = 2
  • CN : (sigma2s)^2(sigma^*2s)^2(pi2p)^4(sigma2p)^1, ordem = 2{,}5
  • CN⁻: (sigma2s)^2(sigma^*2s)^2(pi2p)^4(sigma2p)^2, ordem = 3
    Espécie com ligação C–N mais forte: CN⁻.

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