O oxigênio, O2, pode adquirir um ou dois elétrons para dar o íon O2 ^-(ion superóxido) ou o íon O2 ^2- (íon peróxido). Escreva a configuração eletrônica desses íns em termos dos orbitais moleculares e compare-as com as da molécula de O2 tendo em vista:
O número de ligações sigma e pi

Passo 1

Beleza, o enunciado pede para a gente olhar a molécula de O₂ e os íons superóxido (O₂⁻) e peróxido (O₂²⁻), escrever a configuração eletrônica em termos de orbitais moleculares e, a partir disso, comparar quantas ligações σ e π cada espécie tem.
Conteúdo necessário: teoria de orbitais moleculares (MO) para diatômicos de oxigênio, preenchimento de elétrons nos orbitais, cálculo da ordem de ligação e distinção entre ligações σ e π.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar a ordem de níveis para O₂ em diante (Z ≥ 8):
σ(2s) < σ*(2s) < σ(2p_z) < π(2p_x)=π(2p_y) < π*(2p_x)=π*(2p_y) < σ*(2p_z)
A contagem de elétrons totais em O₂ é 16 (8 de cada átomo). Então a gente vai preenchê-los nesse “diagrama” de baixo para cima.

Passo 3

Configuração de O₂ neutro em MO:
(σ2s)² (σ2s)² (σ2p_z)² (π2p_x)² (π2p_y)² (π2p_x)¹ (π*2p_y)¹
Em LaTeX:
sigma(2s)^2,sigma^*(2s)^2,sigma(2pz)^2,pi(2px)^2,pi(2py)^2,pi^*(2px)^1,pi^*(2py)^1
Agora, ligação de ordem = (nº elétrons em orbitais ligantes – nº elétrons em orbitais antiligantes)/2
= (8 ligantes – 4 antiligantes)/2 = 2.
Isto é uma ligação dupla, que equivale a 1 σ + 1 π.

Passo 4

Agora O₂⁻ (superóxido) tem 17 elétrons. A diferença é que um elétron extra vai para o próximo orbital disponível, que é um π*:
sigma(2s)^2,sigma^*(2s)^2,sigma(2pz)^2,pi(2px)^2,pi(2py)^2,pi^*(2px)^2,pi^*(2py)^1
Ligantes = 8 (mesmo) e antiligantes = 5 → ordem de ligação = (8–5)/2 = 1,5
Isso significa, na média, 1 σ + 0,5 π (ou seja, um pouquinho mais que uma ligação simples, mas menos que uma dupla).

Passo 5

No O₂²⁻ (peróxido) são 18 elétrons. Aí fechou totalmente os dois π*:
sigma(2s)^2,sigma^*(2s)^2,sigma(2pz)^2,pi(2px)^2,pi(2py)^2,pi^*(2px)^2,pi^*(2py)^2
Ligantes = 8 e antiligantes = 6 → ordem de ligação = (8–6)/2 = 1
Isso é uma ligação simples, ou seja, 1 σ + 0 π.

Resposta

• O₂: ordem de ligação 2 → 1 σ + 1 π
• O₂⁻: ordem de ligação 1,5 → 1 σ + 0,5 π
• O₂²⁻: ordem de ligação 1 → 1 σ + 0 π

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