Explique porque a ligação no \mathrm{H}_{2} é mais forte do que no \mathrm{F}_{2} ?

Passo 1

O enunciado pede para compararmos a força da ligação em \mathrm{H}_{2} com a de \mathrm{F}_{2}. Isso envolve conceito de força de ligação (energia de dissociação), que depende de dois fatores principais: eficiência do solapamento orbital e repulsão entre pares de elétrons não ligantes.

Passo 2

Na molécula de \mathrm{H}_{2}, cada átomo contribui com um orbital 1s. Esses orbitais são muito pequenos e esféricos, o que gera um solapamento muito eficiente quando formam o orbital molecular ligante \sigma_{1s}. Um grande solapamento torna a densidade eletrônica focada exatamente entre os núcleos, aumentando a atração núcleo–elétron e, consequentemente, a força da ligação.

Passo 3

Em \mathrm{F}_{2}, a ligação é feita pelo solapamento de orbitais 2p de cada átomo de flúor, formando o orbital \sigma_{2p}. Os orbitais 2p são maiores e mais difusos que os 1s, portanto o solapamento é menos eficiente. Além disso, cada átomo de F traz três pares de elétrons não ligantes (lone pairs) em orbitais 2p perpendiculares ao eixo de ligação. Esses pares geram repulsão eletrônica região–região, diminuindo ainda mais a densidade eletrônica entre os núcleos.

Passo 4

Podemos ilustrar esse efeito pelas energias médias de dissociação de ligação D_e: \mathrm{H}_{2}: D_e\approx436\text{ kJ/mol} \mathrm{F}_{2}: D_e\approx158\text{ kJ/mol}
A ligação em \mathrm{H}_{2} é quase três vezes mais forte que em \mathrm{F}_{2}, justamente pela melhor sobreposição orbital e pela ausência de forte repulsão entre pares de elétrons não ligantes.

Passo 5

Resumindo, a ligação em \mathrm{H}_{2} é mais forte do que em \mathrm{F}_{2} porque:
  1. Orbitais 1s do H solapam com máxima eficiência.
  2. Orbitais 2p do F são maiores, solapam menos.
  3. Em \mathrm{F}_{2} há repulsão extra de pares não ligantes que enfraquece a ligação.

Resposta

A ligação em \mathrm{H}_{2} é mais forte que em \mathrm{F}_{2} devido ao solapamento mais eficiente dos orbitais 1s (maior densidade eletrônica entre núcleos) e à menor repulsão de pares eletrônicos não ligantes, o que leva a uma energia de dissociação bem maior em \mathrm{H}_{2}.

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