- Quanto às moléculas de
e
, é correto afirmar que seus diagramas de orbitais moleculares mostram que:
(a) ambas são paramagnéticas, com um elétron desemparelhado
(b) ambas são paramagnéticas, com dois elétrons desemparelhados
(c) ambas são diamagnéticas
(d) a molécula de
é paramagnética, e a molécula de
é diamagnética
(e) a molécula de
é paramagnética, e a molécula de
é diamagnética
(a) ambas são paramagnéticas, com um elétron desemparelhado
(b) ambas são paramagnéticas, com dois elétrons desemparelhados
(c) ambas são diamagnéticas
(d) a molécula de
(e) a molécula de
Passo 1
O enunciado pede que eu escolha, entre as alternativas (a)–(e), qual afirmação sobre as moléculas de
e
é correta. Informações relevantes dadas implicitamente:
- As moléculas a analisar são
e . - Preciso usar seus diagramas de orbitais moleculares (MOs) para inferir se cada molécula é paramagnética (tem elétrons desemparelhados) ou diamagnética (todos os elétrons emparelhados).
- As opções descrevem combinações de paramagnetismo/diamagnetismo e número de elétrons desemparelhados (quando mencionado).
Passo 2
Conceitos essenciais e regras que vou usar (explicados com calma):
- Paramagnetismo vs diamagnetismo: uma molécula é paramagnética se tiver pelo menos um elétron desemparelhado; é diamagnética se todos os elétrons estiverem emparelhados.
- Como contar pares/despares: no modelo de orbitais moleculares, preenche-se as MOs com os elétrons disponíveis seguindo:
- Princípio de Pauli: cada orbital molecular comporta no máximo dois elétrons com spins opostos.
- Regra de Hund: ao preencher orbitais degenerados (mesma energia), coloca-se primeiro um elétron com mesmo spin em cada orbital degenerado antes de parear.
- Quantos elétrons considerar: para decidir sobre ligação e magnetismo em diatômicos de segunda linha (B, C, N, O, F, Ne) costuma-se trabalhar com os elétrons de valência (os
e de cada átomo). Então: - Para
: cada B tem elétrons de valência ( ), total valência elétrons. - Para
: cada F tem elétrons de valência ( ), total valência elétrons.
- Para
Passo 3
Ordem de energia dos orbitais moleculares — ponto crucial:
- Há duas ordens diferentes usadas para homonucleares entre os elementos da segunda linha:
- Para
, , , , (átomos mais leves): o efeito de mistura - faz com que os orbitais fiquem abaixo do . A ordem (só valência) é:
- Para
, , (átomos mais pesados): o - mixing é menor e a ordem passa a ser:
- Para
- Vou usar a primeira ordem para
e a segunda ordem para . Essa escolha é padrão e vem da diferença no acoplamento entre os orbitais e conforme aumenta o número atômico.
Passo 4
Preenchimento das MOs e análise para
:
- Total de elétrons de valência:
. - Preenchimento seguindo a ordem apropriada (
antes de ): -
: elétrons → sobram . -
: elétrons → sobram . - Próximos são os orbitais
degenerados (dois orbitais ): restam elétrons para preencher essas duas orbitais.
-
- Aplicando a regra de Hund: cada orbital
recebe um elétron com mesmo spin antes de emparelhar. Portanto os dois elétrons restantes ocupam separadamente os dois orbitais , cada um com um elétron não pareado. - Conclusão para
: há exatamente dois elétrons desemparelhados (um em cada orbital ), logo é paramagnética com dois elétrons desemparelhados.
Passo 5
Preenchimento das MOs e análise para
:
- Total de elétrons de valência:
. - Usando a ordem apropriada para F (onde
vem antes de ): -
: elétrons → sobram . -
: elétrons → sobram . -
: elétrons → sobram . -
(dois orbitais degenerados): elétrons → sobram . -
(antibondantes degeneradas): elétrons → sobram .
-
- Todos os elétrons foram acomodados em orbitais de forma emparelhada (cada orbital ocupado tem dois elétrons com spins opostos).
- Conclusão para
: não há elétrons desemparelhados, então é diamagnética.
Passo 6
Resumo interpretativo e incentivo:
-
: paramagnética, com dois elétrons desemparelhados (resultado do preenchimento das duas orbitais com um elétron cada). -
: diamagnética, todos os elétrons de valência estão emparelhados nas MOs. - Relaxa — essa lógica é sempre a mesma: conta elétrons de valência, use a ordem correta dos MOs, preenche seguindo Pauli e Hund, e cheque se sobram elétrons desemparelhados. Dá pra fazer rápido na prova com prática!
Resposta
(e)