Esboce os diagramas de energia dos orbitais moleculares das moléculas \mathrm{B}_{2}, \mathrm{C}_{2}, \mathrm{~N}_{2}, \mathrm{O}_{2}, \mathrm{~F}_{2} e Ne _{2}

Passo 1

O enunciado pede para esboçarmos os diagramas de orbitais moleculares (MO) das moléculas homonucleares de segunda linha: \mathrm{B}_2, \mathrm{C}_2, \mathrm{N}_2, \mathrm{O}_2, \mathrm{F}_2 e \mathrm{Ne}_2. O conteúdo é Teoria das Orbitais Moleculares, em particular a ordem de energia dos orbitais para diatômicos de 2º período e o efeito de mistura s p.

Passo 2

Na Teoria MO de diatômicos de 2º período existem dois tipos de ordem de energia no conjunto 2p, devido à mistura 2s 2p:
  1. Para \mathrm{B}_2, \mathrm{C}_2 e \mathrm{N}_2:
    \sigma_{2s}<\sigma^*_{2s}<\sigma_{2p}<\pi_{2p}<\pi^*_{2p}<\sigma^*_{2p}.
  2. Para \mathrm{O}_2, \mathrm{F}_2 e \mathrm{Ne}_2:
    \sigma_{2s}<\sigma^*_{2s}<\pi_{2p}<\sigma_{2p}<\pi^*_{2p}<\sigma^*_{2p}.
Esse desvio acontece porque, até o N_2, a mistura 2s 2p é forte e estabiliza \sigma_{2p} menos que \pi_{2p}; em \mathrm{O}_2 em diante, a mistura enfraquece e volta-se à ordem intuitiva.

Resposta

B₂ (6 elétrons de valência)
\sigma_{2s}: \uparrow\downarrow\n
\sigma^*_{2s}: \uparrow\downarrow\n
\pi_{2p} (deg.): \uparrow\\ \uparrow\n
\sigma_{2p}: –\n
\pi^*_{2p}: –\n
\sigma^*_{2p}: –
C₂ (8 elétrons de valência)
\sigma_{2s}: \uparrow\downarrow\n
\sigma^*_{2s}: \uparrow\downarrow\n
\pi_{2p} (deg.): \uparrow\downarrow\\ \\ \uparrow\downarrow\n
\sigma_{2p}: –\n
\pi^*_{2p}: –\n
\sigma^*_{2p}: –
N₂ (10 elétrons de valência)
\sigma_{2s}: \uparrow\downarrow\n
\sigma^*_{2s}: \uparrow\downarrow\n
\pi_{2p} (deg.): \uparrow\downarrow\\ \\ \uparrow\downarrow\n
\sigma_{2p}: \uparrow\downarrow\n
\pi^*_{2p}: –\n
\sigma^*_{2p}: –
O₂ (12 elétrons de valência)
\sigma_{2s}: \uparrow\downarrow\n
\sigma^*_{2s}: \uparrow\downarrow\n
\pi_{2p} (deg.): \uparrow\downarrow\\ \\ \uparrow\downarrow\n
\sigma_{2p}: \uparrow\downarrow\n
\pi^*_{2p} (deg.): \uparrow\\ \uparrow\n
\sigma^*_{2p}: –
F₂ (14 elétrons de valência)
\sigma_{2s}: \uparrow\downarrow\n
\sigma^*_{2s}: \uparrow\downarrow\n
\pi_{2p} (deg.): \uparrow\downarrow\\ \\ \uparrow\downarrow\n
\sigma_{2p}: \uparrow\downarrow\n
\pi^*_{2p} (deg.): \uparrow\downarrow\\ \\ \uparrow\downarrow\n
\sigma^*_{2p}: –
Ne₂ (16 elétrons de valência)
\sigma_{2s}: \uparrow\downarrow\n
\sigma^*_{2s}: \uparrow\downarrow\n
\pi_{2p} (deg.): \uparrow\downarrow\\ \\ \uparrow\downarrow\n
\sigma_{2p}: \uparrow\downarrow\n
\pi^*_{2p} (deg.): \uparrow\downarrow\\ \\ \uparrow\downarrow\n
\sigma^*_{2p}: \uparrow\downarrow

Exercícios relacionados