Explique utilizando a Teoria do Orbital Molecular, porque o \mathrm{He}_{2} não existe o \mathrm{H}_{2} sim. Porque \mathrm{Li}_{2} existe e \mathrm{Be}_{2} não.

Passo 1

O enunciado pede para usar a Teoria do Orbital Molecular (TOM) e explicar, a partir do cálculo da ordem de ligação, por que:
  • \mathrm{H}_2 existe e \mathrm{He}_2 não existe;
  • \mathrm{Li}_2 existe e \mathrm{Be}_2 não existe.
    Vamos usar o diagrama simplificado de orbitais moleculares para átomos de primeira linha (1s e 2s) e calcular a ordem de ligação segundo
\text{ordem de ligação} = \frac{n_{\text{elétrons ligantes}} - n_{\text{elétrons antiligantes}}}{2}.çãéé

Passo 2

Desenho básico do diagrama MO para orbitais 1s e 2s (valores crescentes de energia):
\sigma(1s) < \sigma^*(1s) < \sigma(2s) < \sigma^*(2s).
Cada orbital \sigma (ligante) baixa a energia ao aproximar os átomos, e cada \sigma^* (antiligante) aumenta a energia. Vamos preencher esses orbitais com os elétrons disponíveis em cada caso.

Passo 3

Molécula \mathrm{H}_2:
Cada átomo de H tem 1 elétron no 1s, total de 2 elétrons. No diagrama:
  • Preenchem-se 2 elétrons em \sigma(1s).
  • \sigma^*(1s) fica vazia.
    A ordem de ligação é
\frac{2_{\text{ligantes}} - 0_{\text{antiligantes}}}{2} = 1
Como é positiva, existe ligação estável e \mathrm{H}_2 existe.

Passo 4

Molécula \mathrm{He}_2:
Cada átomo de He tem 2 elétrons no 1s, total de 4 elétrons. No diagrama:
  • Colocam-se 2 elétrons em \sigma(1s).
  • Os outros 2 vão em \sigma^*(1s).
    A ordem de ligação é
\frac{2_{\text{ligantes}} - 2_{\text{antiligantes}}}{2} = 0.
Ordem de ligação zero significa que não há estabilização líquida; portanto \mathrm{He}_2 não forma molécula estável.

Passo 5

Molécula \mathrm{Li}_2:
Configuração eletrônica de Li: 1s^2\,2s^1. Desprezamos o par 1s^2 (orbitais bem internos) e focamos nos 2 elétrons 2s (um de cada Li). Total: 2 elétrons de valência. No diagrama de MO para 2s:
  • Preenchem-se 2 elétrons em \sigma(2s).
  • \sigma^*(2s) fica vazia.
    A ordem de ligação é
\frac{2_{\text{ligantes}} - 0_{\text{antiligantes}}}{2} = 1,
portanto \mathrm{Li}_2 existe com uma ligação simples.

Passo 6

Molécula \mathrm{Be}_2:
Configuração eletrônica de Be: 1s^2\,2s^2. Os 2 elétrons 2s de cada átomo totalizam 4 elétrons de valência. No diagrama de MO:
  • 2 elétrons em \sigma(2s).
  • 2 elétrons em \sigma^*(2s).
    A ordem de ligação é
\frac{2_{\text{ligantes}} - 2_{\text{antiligantes}}}{2} = 0,
logo não há estabilização líquida, e \mathrm{Be}_2 não é estável.

Resposta

\mathrm{H}_2 e \mathrm{Li}_2 existem porque sua ordem de ligação é igual a 1, enquanto \mathrm{He}_2 e \mathrm{Be}_2 não existem pois a ordem de ligação é zero.

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