Explique o paramagnetismo do
Passo 1
Beleza, o enunciado pede para a gente “explicar o paramagnetismo do O₂”. Isso é química física (ou físico-química), mais especificamente Teoria de Orbitais Moleculares (TOM) e magnetismo molecular. Para resolver vamos precisar:
- Entender o que é paramagnetismo (vs. diamagnetismo);
- Montar o diagrama de orbitais moleculares do O₂;
- Ver quantos elétrons ficam desemparelhados.
Passo 2
Primeiro, o que é paramagnetismo?
- Um material é paramagnético se, no nível molecular, existem elétrons desemparelhados. Esses elétrons têm spin “livre” e fazem o material ser atraído por um campo magnético.
- Já em um diamagnético, todos os elétrons estão emparelhados e o material até repele levemente um campo magnético.
Passo 3
Agora entra a Teoria de Orbitais Moleculares (TOM). Resumindo rápido:
- Cada átomo traz seus orbitais atômicos (no caso do O, 1s, 2s, 2p);
- Eles se combinam (construtivos e destrutivos) formando orbitais moleculares (σ, σ*, π, π*, etc.);
- A gente preenche esses orbitais moleculares com os elétrons totais da molécula, do mais baixo em energia para o mais alto, obedecendo o Princípio de Aufbau, Pauli e Hund.
Passo 4
Vamos ao O₂. Cada oxigênio tem 8 elétrons, total de 16 elétrons para distribuir. O diagrama (para O₂ e F₂, onde π₂p fica antes de σ₂p) é:
(σ₂s)² (σ₂s)² (σ₂p)² (π₂p)⁴ (π₂p)²
(σ₂s)² (σ₂s)² (σ₂p)² (π₂p)⁴ (π₂p)²
Em TeX:
Repare que os dois elétrons em
vão ocupar dois orbitais π* separados, cada um com spin não pareado (princípio de Hund).
Passo 5
Conclusão do raciocínio:
— Os dois elétrons em não estão emparelhados.
— Por causa desses spins livres, a molécula de O₂ gera um momento magnético e é atraída por um ímã.
— Os dois elétrons em
— Por causa desses spins livres, a molécula de O₂ gera um momento magnético e é atraída por um ímã.
Resposta
O O₂ é paramagnético porque, no seu diagrama de orbitais moleculares, sobram dois elétrons desemparelhados nos orbitais
, o que faz com que seja atraído por campos magnéticos.