O paramagnetismo do gás
foi estabelecido. Por que esta observação confirma que o orbitais
estão com uma energia mais baixa do que o orbital
no
?
Passo 1
O enunciado indica que o gás
é paramagnético, ou seja, apresenta elétrons desemparelhados. O conteúdo envolve a teoria de orbitais moleculares (MO) para diatômicos de elementos do segundo período e a ordem energética desses orbitais.
Passo 2
Cada átomo de boro tem número atômico
, logo a molécula
possui
elétrons para distribuir nos orbitais moleculares. Para os diatômicos desde
até
, a ordem de energia dos orbitais de valência é
Passo 3
Preenchendo os 10 elétrons segundo o princípio de mínima energia e o princípio de exclusão de Pauli, temos:
- Dois elétrons em
(emparelhados). - Dois elétrons em
(emparelhados). - Quatro elétrons nos dois orbitais
(cada orbital recebe até dois elétrons). - Os dois elétrons restantes teriam que ir em
, mas só se fosse mais baixo que .
Passo 4
Observa-se experimentalmente que
é paramagnético, o que significa que ele tem elétrons desemparelhados. No preenchimento usando
os quatro elétrons dos orbitais
ocupam primeiro os dois orbitais
, ficando dois elétrons desemparelhados (um em cada orbital
). Esses elétrons desemparelhados explicam o paramagnetismo.
Passo 5
Se, ao contrário, o orbital
estivesse abaixo de
, os dois elétrons restantes iriam emparelhar em
antes de ocupar
, resultando numa molécula diamagnética. Como de fato
é paramagnético, concluímos que
está mais baixo em energia que
.
Resposta
A presença de elétrons desemparelhados nos orbitais
, que causa o paramagnetismo de
, só é possível se
tiver energia menor que
.